- Hlavné faktory ovplyvňujúce rozpustnosť
- 1 - Polarita
- 2 - Účinok spoločného iónu
- 3 - Teplota
- 4 - Tlak
- 5- Povaha rozpustenej látky
- 6 - mechanické faktory
- Referencie
Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi rozpustnosť sú polarita, spoločný iónový efekt, teplota, tlak, povaha rozpustenej látky a mechanické faktory. Rozpustnosť je schopnosť tuhej, kvapalnej alebo plynnej chemikálie (nazývanej solut) rozpustiť sa v rozpúšťadle (zvyčajne v kvapaline) a vytvoriť roztok.
Rozpustnosť látky závisí v zásade od použitého rozpúšťadla, ako aj od teploty a tlaku. Rozpustnosť látky v konkrétnom rozpúšťadle sa meria koncentráciou nasýteného roztoku.
Roztok sa považuje za nasýtený, keď pridanie ďalšej rozpustenej látky už nezvyšuje koncentráciu roztoku.
Stupeň rozpustnosti sa veľmi líši v závislosti od látok, od nekonečne rozpustných (úplne miešateľných), ako je etanol vo vode, po mierne rozpustné, ako je chlorid strieborný vo vode. Termín "nerozpustný" sa často používa na zle rozpustné zlúčeniny (Boundless, SF).
Niektoré látky sú rozpustné vo všetkých pomeroch s daným rozpúšťadlom, ako je napríklad etanol vo vode, táto vlastnosť je známa ako miešateľnosť.
Za rôznych podmienok môže byť prekročená rovnovážna rozpustnosť za vzniku takzvaného presýteného roztoku (rozpustnosť, SF).
Hlavné faktory ovplyvňujúce rozpustnosť
1 - Polarita
Vo väčšine prípadov sa rozpustené látky rozpúšťajú v rozpúšťadlách, ktoré majú podobnú polaritu. Chemici používajú populárny aforizmus na opis tejto charakteristiky rozpustených látok a rozpúšťadiel: „ako sa rozpúšťa.“
Nepolárne rozpustené látky sa nerozpúšťajú v polárnych rozpúšťadlách a naopak (Educating online, SF).
2 - Účinok spoločného iónu
Bežný iónový efekt je výraz, ktorý opisuje zníženie rozpustnosti iónovej zlúčeniny, keď sa do zmesi pridá soľ obsahujúca ión, ktorý už existuje v chemickej rovnováhe.
Tento účinok najlepšie vysvetľuje Le Châtelierov princíp. Predstaviť, ak je mierne rozpustná iónová zlúčenina síran vápenatý, CaSO 4 , sa pridá do vody. Čistá iónová rovnica pre výslednú chemickú rovnováhu je nasledovná:
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)
Síran vápenatý je mierne rozpustný. V rovnováhe väčšina vápnika a síranu existuje v tuhej forme síranu vápenatého.
Predpokladajme, že rozpustné iónové síran zlúčenina medi (CuSO 4 bola pridaná do roztoku). Síran meďnatý je rozpustný; Preto je jeho iba hlavný vplyv na čistý iónovej rovnice je pridanie viacerých sulfátových iónov (SO 4 2 ).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)
Síranové ióny disociované zo síranu meďnatého sú už prítomné (bežné) v zmesi od miernej disociácie síranu vápenatého.
Preto toto pridanie síranových iónov zdôrazňuje skôr stanovenú rovnováhu.
Le Chatelierov princíp nariaďuje, že ďalšie napätie na tejto strane rovnovážneho produktu vedie k rovnovážnemu posunu smerom k strane reaktantov, aby sa toto nové napätie zmiernilo.
V dôsledku posunu na stranu reaktantov sa ďalej znižuje rozpustnosť mierne rozpustného síranu vápenatého (Erica Tran, 2016).
3 - Teplota
Teplota má priamy vplyv na rozpustnosť. Pri väčšine iónových tuhých látok zvyšuje teplota, ako rýchlo sa dá roztok pripraviť.
Ako sa teplota zvyšuje, tuhé častice sa pohybujú rýchlejšie, čo zvyšuje šance, že budú interagovať s väčším počtom častíc rozpúšťadla. To vedie k zvýšeniu rýchlosti, akou sa roztok vyrába.
Teplota môže tiež zvýšiť množstvo rozpustenej látky, ktorá sa môže rozpustiť v rozpúšťadle. Všeobecne povedané, s rastúcou teplotou sa častice rozpustených látok rozpúšťajú.
Napríklad pridanie stolového cukru do vody je ľahký spôsob prípravy roztoku. Keď sa tento roztok zahreje a pridá sa cukor, zistilo sa, že sa môže pri zvyšovaní teploty zvyšovať množstvo cukru.
Dôvodom je to, že so zvyšujúcou sa teplotou sa môžu medzimolekulové sily ľahšie lámať, čo umožňuje priťahovať viac častíc rozpustených látok k časticiam rozpúšťadla.
Existujú však aj ďalšie príklady, kde zvýšenie teploty má veľmi malý vplyv na to, do akej miery sa môže rozpustená látka rozpustiť.
Stolová soľ je dobrým príkladom: v ľadovej vode môžete rozpustiť približne rovnaké množstvo stolovej soli ako vo vriacej vode.
So zvyšujúcou sa teplotou klesá rozpustnosť všetkých plynov. Na vysvetlenie tohto javu sa dá použiť kinetická molekulárna teória.
Ako sa teplota zvyšuje, molekuly plynu sa pohybujú rýchlejšie a sú schopné uniknúť z kvapaliny. Rozpustnosť plynu potom klesá.
Obrázok 1: graf rozpustnosti verzus teplota.
Pri pohľade na nasledujúci graf plynný amoniak, NH3, vykazuje výrazný pokles rozpustnosti pri zvyšovaní teploty, zatiaľ čo všetky iónové pevné látky vykazujú zvýšenie rozpustnosti pri zvyšovaní teploty (nadácia CK-12, SF). ,
4 - Tlak
Druhý faktor, tlak, ovplyvňuje rozpustnosť plynu v kvapaline, ale nikdy nie pevnej látky, ktorá sa rozpustí v kvapaline.
Keď sa na plyn, ktorý je nad povrchom rozpúšťadla, pôsobí tlak, plyn sa presunie do rozpúšťadla a zaberá niektoré priestory medzi časticami rozpúšťadla.
Dobrým príkladom je sýtená sóda. Tlak sa aplikuje, aby sa molekuly CO2 dostali do sódy. Opak je tiež pravdou. Keď tlak plynu klesá, tiež sa znižuje jeho rozpustnosť.
Keď otvoríte nádobu na sódu, tlak v nej bude klesať, takže plyn okamžite začne vychádzať z roztoku.
Oxid uhličitý uložený v sódy sa uvoľňuje a na povrchu kvapaliny môžete vidieť šumenie. Ak na dlhšiu dobu necháte otvorenú plechovku sódy, môžete si všimnúť, že nápoj sa z dôvodu straty oxidu uhličitého naplocho.
Tento faktor tlaku plynu je vyjadrený v Henryho zákone. Henryho zákon uvádza, že pri danej teplote je rozpustnosť plynu v kvapaline úmerná parciálnemu tlaku plynu nad kvapalinou.
Príkladom Henryho zákona je potápanie. Keď sa človek ponorí do hlbokej vody, tlak sa zvýši a v krvi sa rozpustí viac plynov.
Keď potápač vychádza z hlbokého ponoru, musí sa veľmi pomaly vrátiť na hladinu vody, aby všetky rozpustené plyny mohli pomaly opúšťať krv.
Ak osoba stúpa príliš rýchlo, môže dôjsť k lekárskej pohotovosti v dôsledku príliš rýchleho odchodu plynov z krvi (Papapodcasts, 2010).
5- Povaha rozpustenej látky
Povaha rozpustenej látky a rozpúšťadla a prítomnosť ďalších chemikálií v roztoku ovplyvňuje rozpustnosť.
Napríklad môže byť vo vode rozpustených viac cukru ako soľ vo vode. V tomto prípade sa uvádza, že cukor je rozpustnejší.
Etanol vo vode je spolu úplne rozpustný. V tomto konkrétnom prípade bude rozpúšťadlom zlúčenina, ktorá sa nachádza vo väčšom množstve.
Dôležitým faktorom je aj veľkosť rozpustenej látky. Čím väčšie sú molekuly rozpustenej látky, tým väčšia je jej molekulová hmotnosť a veľkosť. Pre molekuly rozpúšťadla je ťažšie obklopiť väčšie molekuly.
Ak sú vylúčené všetky vyššie uvedené faktory, dá sa nájsť všeobecné pravidlo, že väčšie častice sú všeobecne menej rozpustné.
Ak je tlak a teplota rovnaká ako medzi dvoma solutmi rovnakej polarity, je ten s menšími časticami zvyčajne rozpustnejší (faktory ovplyvňujúce rozpustnosť, SF).
6 - mechanické faktory
Na rozdiel od rýchlosti rozpúšťania, ktorá závisí hlavne od teploty, rýchlosť rekryštalizácie závisí od koncentrácie rozpustenej látky na povrchu kryštálovej mriežky, čo je výhodné, keď je roztok imobilný.
Preto miešanie roztoku bráni tejto akumulácii a maximalizuje rozpustenie. (špičky nasýtenia, 2014).
Referencie
- (SF). Rozpustnosť. Obnovené zo servera boundles.com.
- Nadácia CK-12. (SF). Faktory ovplyvňujúce rozpustnosť. Obnovené zo stránky ck12.org.
- Vzdelávanie online. (SF). Faktory ovplyvňujúce rozpustnosť. Získané z rozpustnostiofthings.com.
- Erica Tran, DL (2016, 28. novembra). Rozpustnosť a faktory ovplyvňujúce rozpustnosť. Získané z chem.libretexts.org.
- Faktory ovplyvňujúce rozpustnosť. (SF). Získané z sciencesource.pearsoncanada.ca.
- (2010, 1. marca). Faktory ovplyvňujúce rozpustnosť Časť 4. Obnovené z youtube.com.
- Rozpustnosť. (SF). Získané z chemed.chem.purdue.ed.
- špičky nasýtenia. (2014, 26. júna). Získané z chémie libretex.org.