Rozpuszczalność różnych substancji w wodzie
Spis treści rozdziału - tutaj kliknij
Podział substancji ze względu na rozpuszczalność /
Roztwór nasycony /
Tabela rozpuszczalności i jej wykorzystanie /
Zależność rozpuszczalności od temperatury /
Szybkość rozpuszczania /
Z poprzednich rozdziałów wiemy, że roztwory powstają w procesie rozpuszczania jednych substancji w drugich (np. cukier w wodzie). Ale rozpuszczając różne substancje zauważamy, że jedne rozpuszczają się bardzo łatwo i szybko a inne z trudnością lub wcale nie ulegają rozpuszczeniu.
Przykłady
- sól i cukier bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie
- piasek, kreda i gips nie rozpuszczają sie w wodzie
Mając to na uwadze powyższe uwagi substancje dzielimy na:
- dobrze rozpuszczalne w wodzie
- słabo rozpuszczalne w wodzie
- bardzo słabo rozpuszczalne w wodzie
Również w czasie tego eksperymentu zauważymy, że istnieją substancje które rozpuszczają się wzajemnie bez ograniczeń ale są substancje gdzie to wzajemne rozpuszczanie się jest ograniczone, tzn. dochodzimy do punktu gdzie nie obserwujemy dalszego rozpuszczania. Mówimy wtedy, że roztwór stał się nasycony.
Przykłady
- wodę z octem możemy mieszać ze sobą bez ograniczeń. To samo dotyczy rozpuszczania alkoholu w wodzie.
- rozpuszczając sól lub cukier w wodzie zauważamy, że w pewnym momencie w czasie rozpuszczania na dnie naczynia pojawia się osad, który nie chce dalej rozpuszczać się mimo że intensywnie mieszamy.
Kryterium rozpuszczalności jest liczba gramów substancji rozpuszczona w 100 g wody - dlatego:
Substancje dobrze rozpuszczalne to substancje, których można w 100 g wody rozpuścić więcej niż 1 g
Substancje słabo rozpuszczalne to substancje, których można w 100 g wody rozpuścić od 0,1 do 1 g
Substancje bardzo słabo rozpuszczalne to substancje, których można w 100 g wody rozpuścić mniej niż 0,1 g
|
Wyznaczone doświadczalnie rozpuszczalności różnych substancji w wodzie w formie tabeli dostępne są w podręcznikach do chemii. Niżej przedstawiono tabelę rozpuszczalności soli i wodorotlenków, podstawowych związków chemii nieorganicznej. Sole i wodorotlenki to substancje, których jeszcze nie poznaliśmy. Więcej o tych substancjach dowiesz się w kolejnym rozdziale.
Tabela rozpuszczalności soli i wodorotlenków w wodzie
Ustawiając kursor na kratce otrzymany barwę substancji
Tabela rozpuszczalności |
KATIONY |
Na+ |
K+ |
Ag+ |
Mg2+ |
Ca2+ |
Ba2+ |
Zn2+ |
Cu2+ |
Pb2+ |
Fe2+ |
Fe3+ |
Al3+ |
A
N
I
O
N
Y |
OH- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cl- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Br- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NO3- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO32- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SO42- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PO43- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SiO44- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LEGENDA
| | bardzo słabo rozpuszczalny |
| słabo rozpuszczalny |
| dobrze rozpuszczalny |
| bardzo dobrze rozpuszczalny |
| zachodzą skomplikowane reakcje |
Sole to połączenia kationu metalu i anionu kwasu, np. NaCl, Na2SO4, K3PO4, Fe(NO3)3, CuSO3.
Wodorotlenki to połączenia kationu metalu i anionu wodorotlenowego (OH-), np. KOH, Ca(OH)2, Al(OH)3.
Znajomość pojęcia rozpuszczalność i umiejętność korzystania z tabeli pozwala nam w wielu przypadkach przewidywać przebieg reakcji chemicznej w roztworze.
- Przykład:
Co stanie się w roztworze azotanu srebra (AgNO3) po dodaniu do niego roztworu chlorku potasu (KCl).?
- Rozwiązanie:
Roztwory AgNO3 i KCl po rozpuszczeniu w wodzie zawierają jony. I tak roztwór AgNO3 zawiera jony Ag+ i NO3- a roztwór KCl jony K+ i Cl-.
Sam mechanizm powstawania jonów w roztworze zostanie wyjaśniony podczas opisywania reakcji chemicznych w roztworach. >>> Rozpuszczanie substancji
Po wymieszaniu roztworów, jony Cl- i jony Ag+ połączą się i zacznie wytrącac się jako osad. Skąd to wiemy - z tabeli, z której możemy odczytać, że jony Ag+ z jonami Cl- tworzą trudno rozpuszczalne substancje w wodzie i dlatego w roztworze obserwujemy wytrącanie osadu.
Czasami zachodzi potrzeba rozwiązywania zadań związanych z rozpuszczalnością. Należy wtedy pamietać, że rozpuszczalność; - dotyczy 100 g rozpuszczalnika a nie roztworu
- jest liczbą gramów substancji, która nasyca 100 g rozpuszczalnika
- dotyczy określonej temperatury
Rys.3 Wpływ temperatury na rozpuszczalność ciał stałych |
Większość substancji wykazuje przeważnie rozpuszczalność rosnącą ze wzrostem temperatury ale jest znaczna ilość substancji dla których wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność zmienia się nieznacznie. Taką substancją jest sól kuchenna (NaCl). Są nieliczne substancje dla których rozpuszczalność jest malejąca ze wzrostem temperatury. Zależnośc rozpuszczalności różnych substancji od temeratury pokazują wykresy z rysunku 3.
|
Rys.4 Wpływ temperatury na rozpuszczalność gazów |
Dla gazów rozpuszczalność ze wzrostem temperatury maleje. Ilustruje to poniższy rysunek 4
Małe pecherzyki gazu jakie obserwujemy podczas ogrzewania wody, świadczą o zmiejszaniu się rozpuszczalności powietrza ze wzrostem temeratury. Podobny efekt obserwujemy podczas otwierania nagrzanych butelek z gazowaną wodą mineralą. Podczas otwierania takiej butelki obserwujemy gwałtowne wydobywanie się gazu.
Takie zachowanie się powietrza rozpuszczonego w wodzie ze wzrostem temperatury ma negatywne skutki dla środowiska wodnego. Zbyt wysoka temperatura wody w zbiornikach wodnych jest przyczyną ginięcia ryb.
Powietrze, jako mieszanina różnych gazów w temperaturze pokojowej (20oC) w 1 litrze wody rozpuszcza się w ilości 19 cm3. Jest to wielkość, która świadczy o nieznacznym rozpuszczaniu sie powietrza w wodzie.
|
Od czego zależy szybkość rozpuszczania substancji?
Otóż okazuje się, że szybkość rozpuszczania substancji zależy od;
- temperatury
- stopnia rozdrobnienia substancji
- szybkości mieszania
W każdym przypadku wzrost wymienionych parametrów zwiększa szybkość rozpuszczania substancji. Możesz to przetestować rozpuszczając cukier, sól i wiele innych substancji w wodzie.
Dlaczego zwiększa się szybkość rozpuszczania ze wzrostem temperatury, rozdrobnienia i szybkości mieszania?
Jest to spowodowane zwiększonym oddziaływaniem na cząsteczki substancji rozpuszczanej przez cząsteczki rozpuszczalnika.
Wzrost temperatury
Rys.5 Wpływ temperatury na szybkość rozpuszczania |
Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się energia wszystkich drobin znajdujących sie w danym układzie, tj. rozpuszczalnika i substancji rozpuszczanej. Ale oprócz wzrostu energii samych drobin, wzrasta również ilość drobin posiadających energię wystarczającą do oderwania drobin od rozpuszczanej substancji. Tym samym zwiększa się częstotliwość bombardowań przez cząsteczki rozpuszczalnika posiadające energię konieczną do oderwania kryształów substancji rozpuszczanej. Zwiększa to ilość odrywanych drobin od kryształu i tym samym zwiększa się szybkość rozpuszczania. Przebieg rozpuszczania w różnych temperaturach ilustruje rysunek 5.
|
Wpływ stopnia rozdrobnienia
Rys.6 Wpływ rozdrobnienia na szybkość rozpuszczania |
Wpływ rozdrobnienia na szybkość rozpuszczania wyjaśniamy wzrostem powierzchni oddziaływania rozpuszczalnika na substancje rozpuszczaną. Oczywistym jest, że odrywanie drobin substancji rozpuszczanej zachodzi tylko z powierzchni kryształu. Rozdrabniając kryształ, zwiększamy powierzchnię oddziaływania rozpuszczalnik - substancja rozpuszczana. Tym samym zwiększamy częstotliwość efektywnych zderzeń i w konsekwencji wzrost szykości rozpuszczania.. Przebieg rozpuszczania ilustruje
rysunek 6.
|
Wpływ szybkości mieszania
Poprzez mieszanie usuwamy z obszaru w pobliżu kryształu drobiny już wyrwane z kryształu. Ułatwia to dostęp do kryształu drobinom rozpuszczalnika co zwiększa ilość drobin wyrywanych z kryształu. Tym samym zwiększamy szybkość rozpuszczania. Przykładem jest rozpuszczanie cukru w czasie słodzenia herbaty.
Ważne pojęcia
Roztwór nasycony - jest to roztwór, który jest lub może być w stanie równowagi z nadmiarem substancji rozpuszczonej. Substancja rozpuszczona tworzy osobną fazę.
Rozpuszczalność - jest to stężenie substancji rozpuszczonej w jej roztworze nasyconym; jest równe stężeniu nasycenia. Wyrażona w g/100g rozpuszczalnika.
|
| 
