Вода как растворитель растворимость в воде веществ различной природы

Вода растворитель: что такое раствор и как это происходит

Каждый живой организм на Земле состоит из воды более, чем наполовину. На самой планете 70% поверхности занимает Мировой океан. И эта цифра не включает источники рек, озер, подземных вод и льда. Вода необходима для нормальной жизнедеятельности человека, животных и растений. При этом ее природный круговорот позволяет говорить о неисчерпаемости ресурса. Однако современные ученые всерьез озабочены проблемой загрязнения питьевой воды. Проводятся многочисленные опыты с целью получить идеально чистую воду. К сожалению, даже полученная дистиллированная вода при открывании сосуда сразу же превращается в раствор, вбирая в себя газы из атмосферы и мельчайшую пыль, содержащуюся в воздухе.

Казалось бы, что может быть загадочного в этом веществе? Однако ее физические и химические свойства не дают покоя великим умам уже много десятилетий. Способность пребывать в трех агрегатных состояниях, дезинфицировать или заряжать энергией, закипать при 100 градусах и замерзать при 0, отлично проводит электричество и почти не проводит тепло, но одна из самых удивительных ее способностей – растворять в себе практически любые элементы, то есть вода представляет универсальный растворитель.

О том, каково значение воды, как растворителя, лучше всего расскажет функция, которую она выполняет в живых существах. Вода, составляющая значительную часть внутренних условий организмов, участвует в протекании всасывания и перемещения питательных веществ или продуктов распада. При окислении глюкозы вода становится конечным элементов ее распада с выделением большого количества энергии, необходимой для совершения каких-либо действий.

В организме человека содержится около 20 аминокислот, которые принимают участие в процессе метаболизма. Эти аминокислоты растворимы в воде по-разному. Например, являющиеся солями обладают хорошей растворимостью, такой раствор имеет нейтральную реакцию.

Что такое раствор

По определению раствором является однородная смесь, в которой присутствуют молекулы растворителя и растворяемого вещества. При их взаимодействии возникают химические и физические процессы.

Растворы могут находится в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. По количеству растворяемого вещества выделяют концентрированные и разбавленные системы. Существует еще одна классификация растворов, зависящая от долей субстанции, которые растворяются в воде: ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные.

Как это происходит

Как происходит растворение веществ в воде можно рассмотреть на кулинарном примере. Соль, высыпанная в кипящую воду, тает быстро, тогда как специя, помещенная в воду с комнатной температурой, поддается растворению с трудом. Химическая наука объясняет это тем, что при попадании в жидкость верхние молекулы соляных кристаллов образуют водородные связи с молекулами воды, причем на 1 молекулу растворяемого вещества приходится несколько частиц растворителя. Тепловое движение ускоряет этот процесс.

Подобным же образом происходит растворение других веществ, если они обладают каким-либо цветом, жидкость вберет его в себя, вот почему мутнеет вода – от растворенных в ней непрозрачных веществ.

Какие вещества растворяются в воде, а какие нет

В большинстве случаев растворимость веществ в воде очень хорошая. В идеально чистой на вид жидкости растворены атмосферные газы: азот, аргон, углекислота, азот и другие. В водах Мирового океана по данным ученых содержится почти более 80 химических элементов периодической таблицы, включая некоторые радиоактивные. Среди них называют бром, калий, натрий, хлор, магний, сера, кальций, углерод, стронций, бор и даже золото!

Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными, то есть теми, что «любят» жидкость. Хлорид натрия, или кухонная соль, сахар, крахмал, сода, сок из вишни – примеры субстанций, которые нельзя отделить из раствора с помощью фильтра. Кроме твердых и жидких веществ в воде могут растворяться газы: хлористый водород или аммиак.

Довольно легко определить, какие вещества не растворяются в воде из личного опыта. Среди них можно назвать песок, глину, цемент, стекло, драгоценные и обычные металлы, жидкости – растительное масло и керосин, некоторые инертные газы. Такие материи носят название гидрофобных.

Между двумя полюсами располагается «золотая середина» – субстанции малорастворимые: гипс, бертолетова соль, сульфаты, бензол и некоторые другие.

Во время растворения кристаллогидратов в воде происходит выделение тепла. Объясняется это тем, что на первом этапе взаимодействия материй образуются новые связи, но, когда начинается разрушение кристалла, эта энергия используется для разрывания молекулярных соединений. Таким образом, в зависимости от того, на каком этапе нужно больше энергии, раствор на выходе может или нагреться, или, наоборот, остыть. Обычно изменение температуры проходит без видимых признаков из-за малого количества опытных образцов, но в некоторых случаях эффект заметен без измерительного прибора: вода закипает или сосуд покрывается холодными капельками.

Вода считается полярным растворителем поскольку обладает следующими положительными характеристиками:

  • высокой диэлектрической проницаемостью, когда в растворе противоположно заряженные ионы притягиваются в 78 раз меньше;
  • образует водородные соединения;
  • обладает высокой температурой кипения.

Вода, как растворитель имеет важное значение не только в природе, но и в организмах живых существ и органах растений. Совершая свое движение в природе, как в кровеносной системе, жидкость участвует в процессе растворения и распределения необходимых для роста и развития веществ и газов. Без нее не было бы жизни на земле, она играет роль в химико-физических процессах практически в любой области жизнедеятельности. Поэтому понятен интерес ученых к ее удивительным свойствам и их стремление создать идеально чистую воду.

Источник



Вода как растворитель

voda

Самым распространенным растворителем на нашей планете является вода. Тело среднего человека массой 70 кг содержит примерно 40 кг воды. При этом около 25 кг воды приходится на жидкость внутри клеток, а 15 кг составляет внеклеточная жидкость, в которую входят плазма крови, межклеточная жидкость, спинномозговая жидкость, внутриглазная жидкость и жидкое содержимое желудочно-кишечного тракта. У животных и растительных организмов вода составляет обычно более 50%, а в ряде случаев содержание воды достигает 90—95%.

Вследствие своих аномальных свойств вода уникальный растворитель, прекрасно приспособленный для жизнедеятельности.

rastvorenie-gidraty

Прежде всего вода хорошо растворяет ионные и многие полярные соединения. Такое свойство воды связано в значительной мере с ее высокой диэлектрической проницаемостью (78,5).

Другой многочисленный класс веществ, хорошо растворимых в воде, включает такие полярные органические соединения, как сахара, альдегиды, кетоны, спирты. Их растворимость в воде объясняется склонностью молекул воды к образованию полярных связей с полярными функциональными группами этих веществ, например с гидроксильными группами спиртов и сахаров или с атомом кислорода карбонильной группы альдегидов и кетонов. Ниже приведены примеры водородных связей, важных для растворимости веществ в биологических системах. Вследствие высокой полярности вода вызывает гидролиз веществ.

Так как вода составляет основную часть внутренней среды организма, то она обеспечивает процессы всасывания, передвижения питательных веществ и продуктов обмена в организме.

Необходимо отметить, что вода является конечным продуктом биологического окисления веществ, в частности глюкозы. Образование воды в результате этих процессов сопровождается выделением большого количества энергии приблизительно 29 кДж/моль.

Важны и другие аномальные свойства воды: высокое поверхностное натяжение, низкая вязкость, высокие температуры плавления и кипения и более высокая плотность в жидком состоянии, чем в твердом.

Для воды характерно наличие ассоциатов групп молекул, соединенных водородными связями.

Читайте также:  Юбилей на природе места

водородная связь спирты

В зависимости от сродства к воде функциональные группы растворяемых частиц подразделяются на гидрофильные (притягивающие воду), легко сольватируемые водой, гидрофобные (отталкивающие воду) и дифильные.

К гидрофильным группам относятся полярные функциональные группы: гидроксильная —ОН, амино —NH2 , тиольная —SH, карбоксильная —СООН.

К гидрофобным — неполярные группы, например углеводородные радикалы: СНз—(СН2)п —, С6Н5 —.

К дифильным относят вещества (аминокислоты, белки), молекулы которых содержат как гидрофильные группы (—ОН, —NH2 , —SH, —СООН), так и гидрофобные группы: (СН3, (СН2)п ,С6Н5—).

При растворении дифильных веществ происходит изменение структуры воды как результат взаимодействия с гидрофобными группами. Степень упорядочения молекул воды, близко расположенных к гидрофобным группам, увеличивается, и контакт молекул воды с гидрофобными группами сводится к минимуму. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталкивают молекулы воды из области своего расположения.

Процесс растворения

Природа процесса растворения сложна. Естественно, возникает вопрос, почему некоторые вещества легко растворяются в одних растворителях и плохо растворимы или практически нерастворимы в других.

rastvorenie

Образование растворов всегда связано с теми или иными физическими процессами. Одним из таких процессов является диффузия растворенного вещества и растворителя. Благодаря диффузии частицы (молекулы, ионы) удаляются с поверхности растворяющегося вещества и равномерно распределяются по всему объему растворителя. Именно поэтому в отсутствие перемешивания скорость растворения зависит от скорости диффузии. Однако нельзя лишь физическими процессами объяснить неодинаковую растворимость веществ в различных растворителях.

Великий русский химик Д. И. Менделеев (1834—1907) считал, что важную роль при растворении играют химические процессы. Он доказал существование гидратов серной кислоты H24*H2O, H24*2H2O, H24*4H2О и некоторых других веществ, например, С2Н5ОН*3Н2О. В этих случаях растворение сопровождается образованием химических связей частиц растворяемого вещества и растворителя. Этот процесс называется сольватацией, в частном случае, когда растворителем является вода, гидратацией.

Как установлено, в зависимости от природы растворенного вещества сольваты (гидраты) могут образовываться в результате физических взаимодействий: иондипольного взаимодействия (например, при растворении веществ с ионной структурой (NaCI и др.); дипольдипольного взаимодействия при растворении веществ с молекулярной структурой (органические вещества)).

Химические взаимодействия осуществляются за счет донорноакцепторных связей. Здесь ионы растворенного вещества являются акцепторами электронов, а растворители (Н2О, NН3) донорами электронов (например, образование аквакомплексов), а также в результате образования водородных связей (например, растворение спирта в воде).

rastvor-soli-medi

Доказательствами химического взаимодействия растворенного вещества с растворителем являются тепловые эффекты и изменение окраски, сопровождающие растворение.

Например, при растворении гидроксида калия в воде выделяется теплота:

А при растворении хлорида натрия теплота поглощается:

Теплота, выделяемая или поглощаемая при растворении 1 моля вещества, называется теплотой растворения Qраств

В соответствии с первым началом термодинамики

где ΔНраств изменение энтальпии при растворении данного количества вещества.

Растворение в воде безводного сульфата меди белого цвета приводит к появлению интенсивной голубой окраски. Образование сольватов, изменение окраски, тепловые эффекты, как и ряд других факторов, свидетельствуют об изменении химической природы компонентов раствора при его образовании.

Таким образом, в соответствии с современными представлениями, растворение физико-химический процесс, в котором играют роль как физические, так и химические виды взаимодействия.

Источник

Вода как растворитель растворимость в воде веществ различной природы

ХИМИЯ – это область чудес, в ней скрыто счастье человечества,

величайшие завоевания разума будут сделаны

именно в этой области.(М. ГОРЬКИЙ)

Таблица
Менделеева

Универсальная таблица растворимости

Коллекция таблиц к урокам по химии

Вода – растворитель. Растворы. Насыщенные и ненасыщенные растворы. Растворимость веществ в воде

Источник жизни, одновременно самое распространенное и загадочное вещество на Земле – это вода. Именно о ней пойдет речь в данном уроке. Казалось, привычное для каждого вещество, а до сих пор все свойства воды до конца не изучены и не объяснены. Из материалов урока вы узнаете, какими свойствами обладает это привычное, но необычное вещество, и в чем же заключается его удивительность.

А видел ли кто-нибудь из вас воду?

Вопрос показался вам нелепым? Но он относится к совершенно чистой воде, в которой нет никаких примесей. Если быть честным и точным в ответе, то придется сознаться, что такую воду ни я, ни вы пока не видели. Именно поэтому на стакане с водой после надписи «Н2О» стоит знак вопроса. Значит, в стакане не чистая вода, а что тогда?

В этой воде растворены газы: N2, O2, CO2, Ar, соли из почвы, катионы железа из водопроводных труб. Кроме того, в ней взвешены мельчайшие частицы пыли. Вот что мы называем ч и с т о й в о д о й! Много ученых работает над решением трудной проблемы – получить абсолютно чистую воду. Но пока получить такую ультрачистую воду не удалось. Однако вы можете возразить, что есть дистиллированная вода. Кстати, что она собой представляет?

На самом деле мы получаем такую воду, когда стерилизуем банки перед консервированием. Переворачиваем банку вверх дном, помещаем ее над кипящей водой. На донышке банки появляются капельки, это и есть дистиллированная вода. Но как только мы перевернем банку, в нее заходят газы из воздуха, и снова в банке – раствор. Поэтому грамотные хозяйки стараются сразу после стерилизации заполнить банки нужным содержимым. Говорят, что продукты в этом случае будут храниться дольше. Возможно, они правы. Можете поэкспериментировать! Именно потому, что вода способна растворять в себе различные вещества, ученые не могут до сих пор получить идеально чистую воду в больших объемах. А она бы так пригодилась, например, в медицине для приготовления лекарств.

Кстати, находясь в стакане, вода «растворяет» стекло. Поэтому чем толще стекло, тем дольше прослужат стаканы. А что такое морская вода?

Это раствор, в котором содержится много веществ. Например, поваренная соль. А как можно выделить поваренную соль из морской воды?

Выпариванием. Кстати, именно так поступали наши предки. В Онеге были солеварни, где из морской воды выпаривали соль. Соль продавали новгородским купцам, покупали своим невестам и женам дорогие украшения, шикарные ткани. Таких нарядов, как у поморок, не было даже у московских модниц. А все лишь благодаря знаниям свойств растворов! Итак, сегодня мы с вами говорим о растворах и растворимости.

При сме­ши­ва­нии на строй­ке песка с це­мен­том и водой стро­и­те­ли по­лу­ча­ют так на­зы­ва­е­мый «це­мент­ный рас­твор». Рас­твор ли это с хи­ми­че­ской точки зре­ния?

1) рас­твор со­дер­жит два или более ком­по­нен­тов,

2) рас­твор – од­но­род­ная си­сте­ма, в ко­то­рой нет гра­ни­цы раз­де­ла ве­ществ.

Рас­твор может об­ра­зо­вать­ся не толь­ко при сме­ши­ва­нии жид­ко­го и твер­до­го ве­ще­ства. Неко­то­рые жид­ко­сти тоже могут об­ра­зо­вать рас­твор. На­при­мер, аце­тон и вода – две рас­тво­ри­мые друг в друге жид­ко­сти, при их пе­ре­ме­ши­ва­нии не видна гра­ни­ца раз­де­ла.

А вот бен­зин и вода рас­тво­ра не об­ра­зу­ют, т.к. нерас­тво­ри­мы друг в друге. Неко­то­рые твер­дые ве­ще­ства тоже могут об­ра­зо­вы­вать рас­тво­ры. На­при­мер, спла­вы ме­тал­лов – это од­но­род­ные смеси, их можно на­звать твер­ды­ми рас­тво­ра­ми.

Рис. 1. Спла­вы ме­тал­лов – твер­дые рас­тво­ры

Га­зо­об­раз­ные ве­ще­ства также могут рас­тво­рять­ся в жид­ко­стях. На­при­мер, вы зна­е­те, что рыбы дышат кис­ло­ро­дом, рас­тво­рен­ным в воде. Гра­ни­цы раз­де­ла между водой и со­дер­жа­щим­ся в ней кис­ло­ро­дом нет. Газы сме­ши­ва­ют­ся между собой все­гда. Но од­но­род­ные смеси газов не при­ня­то на­зы­вать рас­тво­ра­ми.

Читайте также:  Призыв беречь природу от мусора

Це­мент и песок не рас­тво­ря­ют­ся друг в друге и воде, а зна­чит, между ними су­ще­ству­ют гра­ни­цы раз­де­лы. Т.е. стро­и­те­ли на­зы­ва­ют эту смесь рас­тво­ром услов­но.

Строительный «раствор»

Рис. 2. Стро­и­тель­ный «рас­твор»

II. Классификация растворов

Раствор – однородная система, состоящая из молекул растворителя и растворённого вещества, между которыми происходят физические и химические взаимодействия.

Рас­тво­ры могут об­ра­зо­вать:

— жид­кость и твер­дое ве­ще­ство;

— два твер­дых ве­ще­ства.

Если в определённом объёме раствора содержится мало растворённого вещества, то такой раствор называют разбавленным, если много – концентрированным.

Насыщенный раствор – это раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор — это раствор, в котором при данной температуре вещество ещё может растворяться.

Суспензией называют взвесь, в которой мелкие частицы твёрдого вещества равномерно распределены между молекулами воды.

Эмульсией называют взвесь, в которой мелкие капельки какой-либо жидкости распределены между молекулами другой жидкости.

Разбавленные растворы — растворы с небольшим содержанием растворенного вещества.

Концентрированные растворы — растворы с большим содержанием растворенного вещества.

Определите, где какой раствор?

Не следует смешивать понятия «насыщенный» и «концентрированный» раствор, «ненасыщенный» и «разбавленный» раствор.

III. Растворимость веществ в воде

Одни вещества хорошо растворяются в воде, другие мало, а третьи – не растворяются совсем.

Задание:

Распределите предложенные вещества — СO2 , H2, O2 ,H2SO4, уксус, NaCl, мел, ржавчина, растительное масло, спирт в пустые столбики таблицы 1, используя свой жизненный опыт.

А можете ли вы сказать о растворимости FeSO4?

Для того чтобы определить растворимость веществ в воде, мы будем пользоваться таблицей растворимости солей, кислот и оснований в воде.

Растворимость увеличивается с ростом температуры (бывают исключения). Вы прекрасно знаете, что удобнее и быстрее растворять сахар в горячей, а не в холодной воде.

Задание

IV. Дополнительный материал

По соотношению преобладания числа частиц, переходящих в раствор или удаляющихся из раствора, различают растворы на­сыщенные, ненасыщенные и пересыщенные. По относительным количествам растворенного вещества и растворителя растворы подразделяют на разбавленные и концентрированные.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, т.е. раствор, находящийся в равновесии с растворяемым веществом, называютнасыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить добавочное количество данного вещества, — ненасыщенным.

Насыщенный раствор содержит максимально возможное (для данных условий) количество растворенного вещества. Следова­тельно, насыщенным раствором является такой раствор, который находится в равновесии с избытком растворенного вещества. Концентрация насыщенного раствора (растворимость) для данно­го вещества при строго определенных условиях (температура, растворитель) — величина постоянная.

Раствор, содержащий растворенного вещества больше, чем его должно быть в данных условиях в насыщенном растворе, на­зывается пересыщенным. Пересыщенные растворы представляют собой неустойчивые, неравновесные системы, в которых наблю­дается самопроизвольный переход в равновесное состояние. При этом выделяется избыток растворенного вещества, и раствор ста­новится насыщенным.

Насыщенный и ненасыщенный растворы нельзя путать с разбавленным и концентрированным. Разбавленные растворы — растворы с небольшим содержанием растворен­ного вещества; концентрированные растворы — растворы с большим содержанием растворенного вещества. Необходимо подчеркнуть, что понятие разбавленный и концентрированный растворы являются относительными, выражающими только соот­ношение количеств растворенного вещества и растворителя в растворе.

Источник

Вода как растворитель — свойства, значение и примеры

Вода как растворитель играет предельно важную роль далеко не только в плане нашего быта. Исследователи давно говорят, что данное волшебное соединение является основой для образования жизни вообще. И именно поэтому его наличие выступает обязательным условием для существования чего-то более сложного, нежели неживая природа.

Растворимость тех или иных химических элементов напрямую связана с существованием воды, так как она чаще всего выступает той средой, которая преобразует все вокруг себя и создает новые формы органической и неорганической материи.

Человек примерно на 70% состоит из воды (имеется ввиду кровь, межклеточная жидкость, плазма крови и прочие вещества), у большинства других существ этот показатель колеблется от 50 до 95%. Очевидно, что свойства данного соединения оказывают решающую роль на происходящие вокруг нас и внутри нас процессы синтеза, регенерации и многие другие.

Это универсальный растворитель, который буквально формирует окружающий мир, постоянно преображает и обновляет его!

Свойства воды как растворителя

Вода – сложное вещество, отличающееся многими уникальными характеристиками, которые нельзя встретить больше нигде.

Она способна растворить большую часть существующих в природе комплексных соединений, содержащих в своей структуре молекулы как с положительными, так и отрицательными ионами одновременно.

При проведении так называемых кинетических исследований все растворы также изготавливаются на основе H2O.

Яркий пример особенности воды – при схожести по своей структуре с метаном CH4, она имеет температуру кипения выше на целых 250 С!

Важную роль играет также ее способность выступать одновременно либо донором, либо акцептором частиц водорода, благодаря чему проходят многие химические процессы. Химия говорит нам еще и о том, что вода выступает идеальным растворителем для диссоциирующих соединений.

Интересно отметить, что по причине высокого уровня диэлектрической проницаемости, вода отлично экранирует электрические поля ионов друг от друга. Благодаря этому притяжение противоположно заряженных частиц в воде снижается примерно в 80 раз.

Какие вещества растворяются в воде

Даже если школьник ходит только в 3 класс, он наверняка может привести примеры материалов, которые боятся контакта с водой, или, другими словами, растворяются в ней и теряют свои свойства.

Вот перечень только некоторых веществ такого типа:

К хорошо растворимым относятся: соль, сахар, сода, хлориды, щелочные металлы и нитраты, а также бромиды. Воздух также претерпевает изменения при контакте с жидкой средой. Крахмал полностью растворим, спирт тоже.

К средней степени взаимодействия относятся: бертолетова соль, метан, гипс, кислород, азот, другие химические элементы, например, сульфаты, некоторые газообразные вещества.

Есть и такие материалы, которые являются нерастворимыми: сульфид меди, стекло, золото, керосин, серебро, растительный жир и многие другие. Правда, при некоторых условиях даже они не способны устоять от такого мощного воздействия.

В организме человека есть целая группа витаминов (С, В1, 2, 3(РР), В12 и другие), которые способны оказывать свое положительное воздействие на здоровье только в контакте с H2O. Это касается также и фолиевой кислоты, биотина и т. д.

Что не растворяется в воде

Существуют такие химические образования, которые не воспринимают воздействия воды в качестве растворителя совсем.

Хороший пример: углерод С, который находится в простом карандаше, многие металлы и сплавы, типа алюминия, а также золото, серебро, медь.

Такая ситуация складывается благодаря тому, что между молекулами и атомами нерастворимых веществ действуют сильные связи, которые водород разрушить не в состоянии. Полярное состояние молекулы также способствует большей прочности материала, который состоит из таких частиц.

Многие вещи, которые мы видим вокруг себя в быту, также являются нерастворимыми. Очень популярный пример – пластик.

Читайте также:  Отношение людей к природе аргументы из литературы егэ

В мировом океане плавает огромное пятно из пластикового мусора, которое ежегодно растет, и количество пластмассы там совершенно не желает уменьшаться естественным путем. Его не могут никак переработать, что очень плохо для всей экосистемы.

Именно поэтому экологи бьют тревогу и в ЕС уже сейчас планируется отказ от целлофановых пакетов, пластиковых стаканчиков и трубочек и тому подобные меры.

Значение воды как растворителя

Как уже упоминалось в начале статьи, рассматриваемые свойства воды являются ключевыми для всей живой и неживой природы нашей планеты.

Если бы она не обладала этими характеристиками, то большинство химических процессов на Земле, в живых организмах, в органической природе бы просто остановилось. Картинка такого мира была бы очень неутешительна – темная пустыня без признаков жизни.

Роль воды настолько огромна, что именно ее определение в далеких планетах и галактиках является для астрономов основным занятием в надежде когда-то отыскать там если не разумное существование, то хотя бы зачатки жизни.

Источник

Растворимость

Растворимость (Р, χ или ks) – это характеристика насыщенного раствора, которая показывает, какая масса растворенного вещества может максимально раствориться в 100 г растворителя. Размерность растворимости — г/ 100 г воды. Поскольку мы определяем массу соли, которая приходится на 100 г воды, в формулу растворимости добавляем множитель 100:

здесь mр.в. – масса растворенного вещества, г

mр-ля – масса растворителя, г

Иногда используют обозначение коэффициент растворимости kS.

Задачи на растворимость, как правило, вызывают сложности, так как эта физическая величина для школьников не очень привычна.

Растворимость веществ в различных растворителях меняется в широких пределах.

В таблице приведена растворимость некоторых веществ в воде при 20 o С:

Растворимость, г на 100 г H2O

Растворимость, г на 100 г H2O

От чего же зависит растворимость веществ? От ряда факторов: от природы растворенного вещества и растворителя, от температуры и давления. В справочных таблицах предлагается вещества делят на хорошо растворимые, малорастворимые и нерастворимые. Такое деление очень условное, поскольку абсолютно нерастворимых веществ нет. Даже серебро и золото растворимы в воде, однако их растворимость настолько мала, что можно пренебречь ей.

Зависимость растворимости от природы растворенного вещества и растворителя*

Растворимость твердых веществ в жидкостях зависит от структуры твердого вещества (от типа кристаллической решетки твердого вещества). Например , вещества с металлическими кристаллическими решетками (железо, медь и др.) очень мало растворимы в воде. Вещества с ионной кристаллической решеткой, как правило, хорошо растворимы в воде.

Есть замечательное правило: “подобное хорошо растворяется в подобном”. Вещества с ионным или полярным типом связи хорошо растворяются в полярных растворителях. Например , соли хорошо растворимы в воде. В то же время неполярные вещества, как правило, хорошо растворяются в неполярных растворителях.

Большинство солей щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде. Хорошо растворимы почти все нитраты, нитриты и многие галогениды (кроме галогенидов серебра, ртути, свинца и таллия) и сульфаты (кроме сульфатов щелочноземельных металлов, серебра и свинца). Для переходных металлов характерна небольшая растворимость их сульфидов, фосфатов, карбонатов и некоторых других солей.

Растворимость газов в жидкостях также зависит от их природы. Например, в 100 объемах воды при 20 o С растворяется 2 объема водорода, 3 объема кислорода. В тех же условиях в 1 объеме Н2О растворяется 700 объемов аммиака.

Влияние температуры на растворимость газов, твердых веществ и жидкостей*

Растворение газов в воде вследствие гидратации молекул растворяемого газа сопровождается выделением теплоты. Поэтому при повышении температуры растворимость газов понижается.

Температура различным образом влияет на растворимость твердых веществ в воде. В большинстве случаев растворимость твердых веществ возрастает с повышением температуры. Например , растворимость нитрата натрия NaNO3 и нитрата калия КNO3 при нагревании увеличивается (процесс растворения протекает с поглощением теплоты). Растворимость NaCl при увеличении температуры возрастает незначительно, что связано с почти нулевым тепловым эффектом растворения поваренной соли.

Влияние давления на растворимость газов, твердых веществ и жидкостей*

На растворимость твердых и жидких веществ в жидкостях давление практически не оказывает влияния, так как изменение объема при растворении невелико. При растворении газообразных веществ в жидкости происходит уменьшение объема системы, поэтому повышение давления приводит к увеличению растворимости газов. В общем виде зависимость растворимости газов от давления подчиняется закону У. Генри (Англия, 1803 г.): растворимость газа при постоянной температуре прямо пропорциональна его давлению над жидкостью.

Закон Генри справедлив лишь при небольших давлениях для газов, растворимость которых сравнительно невелика и при условии отсутствия химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем.

Влияние посторонних веществ на растворимость*

В присутствии в воде других веществ (солей, кислот и щелочей) растворимость газов уменьшается. Растворимость газообразного хлора в насыщенном водном растворе поваренной соли в 10 раз меньше. Чем в чистой воде.

Эффект понижения растворимости в присутствии солей называется высаливанием. Понижение растворимости обусловлено гидратацией солей, что вызывает уменьшение числа свободных молекул воды. Молекулы воды, связанные с ионами электролита, уже не являются растворителем для других веществ.

Примеры задач на растворимость

Задача 1. Массовая доля вещества в насыщенном растворе равна 24% при некоторой температуре. Определите коэффициент растворимости этого вещества при данной температуре.

Решение:

Для определения растворимости вещества примем массу раствора равной 100 г. Тогда масса соли равна:

Масса воды равна:

χ = mр.в./mр-ля⋅100 = 24/76⋅100 = 31,6 г вещества на 100 г воды.

Еще несколько аналогичных задач:

2. Массовая доля соли в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 28,5%. Определите коэффициент растворимости вещества при этой температуре.

3. Определите коэффициент растворимости нитрата калия при некоторой температуре, если массовая доля соли при этой температуре равна 0,48.

4. Какая масса воды и соли потребуется для приготовления 500г насыщенного при некоторой температуре раствора нитрата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 63,9г соли в 100г воды?

Ответ: 194,95 г

5. Коэффициент растворимости хлорида натрия при некоторой температуре составляет 36г соли в 100г воды. Определите молярную концентрацию насыщенного раствора этой соли, если плотность раствора 1,2 г/мл.

6. Какая масса соли и 5% раствора её потребуется для приготовления 450г насыщенного при некоторой температуре раствора сульфата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 439г/1000г воды?

7. Какая масса нитрата бария выделится из раствора, насыщенного при 100ºС и охлаждённого до 0ºС, если во взятом растворе было 150мл воды? Коэффициент растворимости нитрата бария при температурах 0ºС и 100ºС равен соответственно 50г и 342г в 100г воды.

8. Коэффициент растворимости хлорида калия при 90ºС равен 500г/л воды. Сколько граммов этого вещества можно растворить в 500г воды при 90ºС и какова его массовая доля в насыщенном растворе при этой температуре?

9. В 500г воды растворено при нагревании 300г хлорида аммония. Какая масса хлорида аммония выделится из раствора при его охлаждении до 50ºС, если коэффициент растворимости соли при этой температуре равен 50г/л воды?

Источник