Przeczytaj

Zjawisko procesu rozpuszczalnościrozpuszczalnośćrozpuszczalności nie jest Ci obce, ponieważ wykorzystujesz je w codziennym życiu. Pozwala Ci ono m.in. posłodzić kawę czy herbatę, możesz dzięki niemu rozpuścić sól w zupie. Rozpuszczalność więc jest to zdolność substancji do tworzenia z innymi substancjami roztworówroztwórroztworów lub mieszanin jednorodnych.

Ważne!

Miarą rozpuszczalności jest maksymalna ilość substancji chemicznej, rozpuszczająca się w 100 gramach ciekłego rozpuszczalnika w danych warunkach (temperatury i ciśnienia) w celu otrzymania roztworu nasyconego.

Poniżej przedstawiono przykład procesu rozpuszczania dla $NaCl$ w wodzie. W trakcie dochodzi do wymieszania się drobin ciała stałego (substancji rozpuszczonej) z cząsteczkami rozpuszczalnika (wody). Taki proces jest procesem fizycznym, ponieważ podczas jego przebiegu nie tworzą się nowe cząsteczki innych związków (jak w przypadku reakcji chemicznych), a całość można odwrócić, powracając do składników początkowych.

Re89fBGP4RxRo

Ilustracja przedstawia przykładowy proces rozpuszczania ciała stałego w wodzie. Za pomocą sześcianu zbudowanego z zielonych kulek przedstawiono ciało stałe. Obok sześcianu zaprezentowano proces rozpuszczania - część kulek z sześcianu zaczyna się unosić, pomiędzy nimi są małe, żółte kulki. W ostatnim etapie cały sześcian ulega destrukcji - wszystkie zielone kulki unoszą się - pomiędzy nimi są małe, żółte kulki. — Podczas rozpuszczania, drobiny NaCl, czyli ciała stałego (zielone kulki), mieszają się z drobinami wody rozpuszczalnika (żółte kulki).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rozpuszczalność substancji w wodzie jest bardzo zróżnicowana i dlatego substancje dzielą się na:

dobrze rozpuszczalne ( ${CaCl}_{2}$ 74,5 g na 100 g wody);
słabo rozpuszczalne ( ${KClO}_{4}$ 5 g na 100 g wody);
praktycznie nierozpuszczalne.

I chociaż te ostatnie nazywane są praktycznie nierozpuszczalnymi, to w rzeczywistości wykazują one znikomą rozpuszczalność. Przykładem takiego związku jest chlorek srebra ( $AgCl$ ), którego rozpuszczalność wynosi zaledwie 1,44 · 10Indeks górny -4 g na 100 g wody. Kiedy stężenie substancji rozpuszczonej w roztworze wynika dokładnie z jej rozpuszczalności w danych warunkach, mówi się, że roztwór jest nasycony tą substancją. Aby zrozumieć pojęcie roztworu nasyconego, wyobraź sobie, że niewielką ilość cukru rozpuszczasz w szklance wody, następnie dodajesz kolejną porcję cukru i mieszasz, żeby ją rozpuścić. Proces ten powtarzasz do momentu, w którym – po dodaniu kolejnej porcji cukru – cukier pomimo mieszania już się nie rozpuszcza i pozostaje na dnie szklanki (tzn. osiągnięto granicę rozpuszczalności), a otrzymany w ten sposób roztwór jest roztworem przesyconym. Roztwory przesycone są przykładami substancji w stanie termodynamicznym niestabilnym metatrwałym. Otrzymany w taki sposób roztwór jest nadal roztworem nasyconym.

bg‑red

Jakie czynniki wpływają na szybkość rozpuszczania?

RCcKZjwT6cCN9

Mieszanie
Substancje ulegają szybciej rozpuszczeniu na skutek mieszania, ponieważ w jego trakcie cząsteczki substancji rozpuszczanej w szybszym czasie spotykają się z większą liczbą cząsteczek rozpuszczalnika.

Rozdrobnienie substancji rozpuszczanej
Im bardziej rozdrobniona substancja rozpuszczona, tym proces jej rozpuszczania zachodzi szybciej, ponieważ ze względu na zwiększoną powierzchnię kontaktu rozpuszczalnik szybciej przenika do drobin substancji rozpuszczanej. Przykładem tego może być rozpuszczanie cukru (lub siarczanu(VI) miedzi (II)) w postaci kostek oraz cukru w postaci drobnego kryształu. Gdybyśmy dokonali pomiaru czasu rozpuszczania (takich samych naważek) dwóch próbek, okazałoby się, że szybciej ulega rozpuszczeniu cukier w postaci bardziej rozdrobnionej.

Temperatura
Zmiana temperatury wpływa na szybkość rozpuszczania substancji. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie energia kinetyczna cząstek, przez co zderzenia stają się bardziej efektywne i proces rozpuszczania zachodzi szybciej. Dla większości substancji stałych, wraz ze wzrostem temperatury rośnie ich rozpuszczalność w wodzie, czego w tym wypadku przykładem może być azotyn potasu ( ${KNO}_{3}$ ). Jednak istnieją również substancje, dla których szybkość rozpuszczalności wraz ze wzrostem temperatury maleje – do takich należą gazy (np. chlorowodór, tlenek siarki (IV)) oraz sól stała siarczan(VI) ceru ( ${Ce}_{2} ({SO}_{4})_{3}$ ).

Poniżej przedstawiona jest zależność rozpuszczalności substancji w wodzie od temperatury, co obrazują krzywe rozpuszczalności.

Zapoznaj się z opisem zależności rozpuszczalności substancji w wodzie od temperatury, co obrazują krzywe rozpuszczalności.

RzCad8CKsQiDS

Na ilustracji jest wykres z krzywymi rozpuszczalności wybranych związków. Wykres zależności temperatury na osi X od rozpuszczalności (gram na 100 gramów wody) na osi Y. Na osi X są wartości od zera do stu. Na osi Y są wartości od zera do 250. Krzywa nadchloranu potasu biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i wartości cztery gramy na 100 gramów wody na osi Y do wartości sto stopni Celsjusza na osi X i 22 gramy na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa azotanu potasu biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i 19 gramów na 100 gramów wody na osi Y do wartości sto stopni Celsjusza na osi X i wartości 240 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa siarczanu miedzi(II) biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i wartości 21 gramów na 100 gramów wody na osi Y do wartości 100 stopni Celsjusza na osi X i 75 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa chlorku potasu biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i 30 gramów na 100 gramów wody na osi Y do wartości sto stopni Celsjusza na osi X i 58 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa chlorku amonu biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i 33 gramy na 100 gramów wody na osi Y do wartości sto stopni Celsjusza na osi X i 80 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa chlorku sodu biegnie od zera stopni Celsjusza na osi X i 38 gramów na 100 gramów wody na osi Y do wartości 100 stopni Celsjusza na osi X i 42 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa octanu wapnia biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i 40 gramów na 100 gramów wody na osi Y do wartości 79 stopni Celsjusza na osi X i 31 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa azotanu ołowiu(II) biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i 44 gramy na 100 gramów wody na osi Y do wartości 100 stopni Celsjusza na osi X i 137 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa azotanu sodu biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i 78 gramów na 100 gramów wody na osi Y do wartości 100 stopni Celsjusza na osi X i 180 gramów na 100 gramów wody na osi Y. Krzywa azotanu srebra biegnie od wartości zero stopni Celsjusza na osi X i 130 gramów na 100 gramów wody na osi Y do wartości 20 stopni Celsjusza na osi X i 230 gramów na 100 gramów wody na osi Y. — Krzywe rozpuszczalności wybranych związków w zależności od temperatury w 100 g wody
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

Rozpuszczalność gazów zależy od ciśnienia i rośnie wraz z jego wzrostem. Podobnie jak różny wpływ wywiera temperatura na rozpuszczalność, tak wzrost ciśnienia może powodować znaczne zwiększenie rozpuszczalności, tak jak dla dwutlenku węgla, bądź nie powodować tak dużych zmian, jak w przypadku tlenu.

REmMsYaShqlHO

Wykres zależności rozpuszczalności (gramy na 100 gramów wody) od ciśnienia podanego w hektopaskalach. Na wykresie są dwie krzywe- jedna dotyczy tlenu, druga dwutlenku węgla. Krzywa dotycząca tlenu biegnie od wartości 0 na osiach do wartości 500 hektopaskali i 0,01 grama na 100 gramów wody. Krzywa C O 2 biegnie od wartości 0 na osiach do wartości 200 hektopaskali i 0,06 grama na 100 gramów wody. — Wykres zależności rozpuszczalności gazów od ciśnienia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Dla substancji gazowych stężenie substancji rozpuszczonych ( $C_{g}$ ) jest proporcjonalne do ciśnienia cząstkowego ( $P_{g}$ ). Zależność tę określa prawo Henry’ego dla gazu idealnego:

C_{g} = {kP}_{(g)}

gdzie:

k – stała proporcjonalności, która zależy od rodzaju gazu i rozpuszczalnika oraz od temperatury roztworu.

Słownik

roztwór

oznacza jednorodną mieszaninę dwóch lub więcej substancji; najczęściej jeden ze składników tej mieszaniny występuje w większej ilości i wówczas nazywany jest rozpuszczalnikiem, a więc substancją służącą do rozpuszczenia innych składników (substancji rozpuszczonych)

rozpuszczalność

zdolność substancji do tworzenia z innymi substancjami roztworów jednorodnych

reakcja egzoenergetyczna

reakcja chemiczna, która przebiega z wydzieleniem energii z układu reakcyjnego do otoczenia

reakcja endoenergetyczna

reakcja chemiczna, która przebiega z pochłanianiem energii z otoczenia do układu reakcyjnego

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Hejwowska S., Marcinkowski R., Chemia ogólna i niorganiczna, Gdynia 2005.

Wprowadzenie

Symulacja interaktywna

Jakie czynniki wpływają na szybkość rozpuszczania?

Słownik

Bibliografia