R1MJkaMkqAQUz

Solubility of substances - solubility and solubility curves

Candied sugar to be dissolved in tea
Source: domena publiczna.

Link to the lesson

Before you start you should know
  • that a solution is obtained as a result of dissolution;

  • that the dissolution rate is influenced by mixing, the fragmentation of the dissolved substance and the increase in temperature.

You will learn
  • interpret solubility curves to determine the solubility of a substance;

  • distinguish the terms: saturated solution, unsaturated solution and dilute solution and concentrated solution;

  • describe changes in solubility of solids and gases in water depending on temperature.

RkSmeUlSbkF4P
nagranie dźwiękowe abstraktu

Solubility

Many substances, e.g. methanol, can be dissolved in water in unlimited amounts. There are substances that only dissolve in it to a small extent (e.g., in quantity 1,5 · 10-25g in 100 g water). There are also well‑soluble substances, the amount of which in the solution may exceed four times the mass of water.

Task 1

Before you watch the movie „Dissolving rock salt and sugar in a certain amount of water and temperature”, Write down the research question and hypotheses. During the movie, pay attention to what happens to the dissolved substances depending on the temperature of the solution and the amount of the diluent. Write down the observations and conclusions.

RX12rTAhZGmu2
Analysis of the experiment: „Dissolving rock salt and sugar in a certain amount of water and temperature”. Research question (Uzupełnij). Hypothesis (Uzupełnij).
R3aB1sIq61HRY
Eksperyment prezentujący roztwory nasycone i nienasycone. Do wykonania eksperymentu wykorzystane są: cukier, sól, bagietka, 3 zlewki z wodą. Laborant wsypuje do kolejnych zlewek cukier, sól i miesza każdą z substancji do momentu rozpuszczenia substancji w wodzie. Masa wody jest zawsze taka sama. Początkowa temperatura wody jest taka sama w obydwu przypadkach i wynosi 20 stopni celsjusza. Na dnie zlewek pozostała nierozpuszczona w wodzie substancja. Otrzymano roztwory nasycone w tej tej temperaturze. Nastęnie roztwory są ogrzewane do temperatury pięcdziesięciu, sześcdziesięciu i siedem dziesięciu stopni celsjusza. W końcowej scenie na ekranie wyświetla się porównanie zawartości zlewek w róznych temperaturach.
R1N9e2vJUCeac
Analysis of the experiment: „Dissolving rock salt and sugar in a certain amount of water and temperature”. Observations (Uzupełnij). Conclusions (Uzupełnij).
Task 2

What is solubility? How can it be defined by referring to the experiment carried out? Write down your proposal.

RDm9Pwx9q6RtU
Solubility… (Uzupełnij).

The measure of the ability of a substance to dissolve in water is solubilitysolubilitysolubility. It defines the maximum amount of substance that can dissolve in a fixed mass or volume of solvent at a given temperature and under constant pressure. In physical and chemical tables, solubility is most often expressed as the number of grams of substance that can be dissolved in 100 g of water at a given temperature and under constant pressure. This data was determined experimentally.

Task 3

On the basis of the data in the table, describe how the solubility of sucrose changes with the temperature. Is the amount of dissolved sucrose increasing or decreasing?

Table 1. Solubility of various solid substances in grams per 100 g of water depending on the temperature.

Temperature
[°C]

Sodium chloride
(rock salt)
[g]

Sugar
(saccharose)
[g]

copper(II) sulfate
[g]

potassium nitrate
[g]

sodium nitrate
[g]

potassium iodide
[g]

sodium acetate
[g]

potassium chloride
[g]

0

35,7

179

14,3

13,3

73

127,5

36,0

27,6

10

35,8

17,4

20,9

80

136

31,0

20

36,0

204

20,7

31,6

88

144

46,6

34,0

30

36,3

25,0

45,8

96

152

37,0

40

36,6

238

28,5

63,9

104

160

66,4

40,0

50

37,0

33,3

85,5

114

168

42,6

60

37,3

288

40,0

110,0

124

176

139,8

45,5

70

37,8

47,1

138

184

48,1

80

38,4

363

55

169

148

192

153,2

51,1

90

39,0

64,2

202

200

54,0

100

39,8

488

75,4

246

180

208

169,5

56,7

Sources: Chemical tables, Physicochemical guide, Analyst chemist's guide

Task 4

Compare how the solubility of gases and solids in water changes with temperature.

Table 2. Solubility of exemplary gaseous substances in grams per 100 g of water depending on the temperature.

Temperature
[°C]

Carbon dioxide
[g]

Oxygen
[g]

Nitrogen
[g]

Hydrogen
[g]

0

0,335

0,006948

0,00294

0,0001982

10

0,232

0,005370

0,00231

0,0001740

20

0,169

0,004339

0,00189

0,0001603

30

0,126

0,003508

0,00162

0,0001474

40

0,097

0,003081

0,00139

0,0001384

50

0,076

0,002657

0,00121

0,0001287

60

0,058

0,002274

0,00105

0,0001178

70

0,001857

0,0001021

80

0,001381

0,00066

0,0000790

90

0,000787

0,0000461

100

0,0000

0,0000

0,0000000

Sources: Physicochemical guide, Analyst chemist's guide

Solubility curves

On the basis of numerical data showing the dependence of the solubility of the substance on the temperature, a diagram is made called the solubility curvesolubility curvethe solubility curve.

RcEP3z7dVMWW2
Source: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

The solubility curve allows you to determine how the solubility of a given substance changes depending on the temperature. It also provides information whether it is a significant change or a small change. From the graph you can also read the amount of substance that can dissolve up to 100 g of water.

R1R3plXNx8mSI
Exercise 1
Group the factors that affect the solubility of the substance in water and the rate of dissolution of the substance The solubility depends on: Możliwe odpowiedzi: 1. mixing, 2. type of substance, 3. disintegration of a solute, 4. temperature, 5. temperature The rate of dissolution of a substance depends on: Możliwe odpowiedzi: 1. mixing, 2. type of substance, 3. disintegration of a solute, 4. temperature, 5. temperature
RoezMOOZis5Ta
Exercise 2
Indicate correct answers Możliwe odpowiedzi: 1. The number of grams of substance that can be dissolved in 100 g of water to form a solution saturated at a given temperature is called the solubility of the substance, 2. The dependence of the solubility of substances on the pressure is presented by means of a solubility curve, 3. With the lowering of the temperature, the solubility of solids decreases and the solubility of gases increases, 4. The solubility of gases in water increases with increasing pressure

Summary

  • Different amounts of various substances dissolve in the same volume of water.

  • The amount of solid dissolved in water depends on the temperature and usually grows with its increase.

  • As the temperature rises, the amount of gas dissolved in the water decreases.

  • The maximum amount of substance that can dissolve in a fixed mass or volume of solvent at a given temperature and under constant pressure is called solubility. It can be expressed as the number of grams of substance that can be dissolved in 100 g of solvent at a given temperature and under constant pressure.

  • The graph showing the dependence of the solubility of a given substance on the temperature is called the solubility curve.

R10xWDmLLNN5O1
Grafika przedstawiająca tablicę szkolną, na której znajdują się zdania do dokończenia. Finish selected sentences. 1 It was easy for me (uzupełnij). 2 It was difficult for me (uzupełnij). 3 Today I learned (uzupełnij). 4 I understood that (uzupełnij). 5 It surprised me (uzupełnij).
Source: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Keywords

solubility curve, solubility, saturated solution, unsaturated solution, concentrated solution, dilute solution

Glossary

solubility curve
solubility curve
R3Gf3MMzzKA8M
nagranie dźwiękowe słówka

krzywa rozpuszczalności – wykres przedstawiający zależność rozpuszczalności danej substancji od temperatury

solubility
solubility
Ryod761v3zgmL
nagranie dźwiękowe słówka

rozpuszczalność – określa maksymalną ilość substancji, jaka może rozpuścić się w 100 g rozpuszczalnika w danej temperaturze i pod stałym ciśnieniem

saturated solution
saturated solution
R16zRHu2EFnpx
Nagranie słówka solubility.

roztwór nasycony – roztwór, który w danej temperaturze zawiera maksymalną ilość substancji rozpuszczonej, a dodana kolejna do niej porcja substancji nie ulega rozpuszczeniu

unsaturated solution
unsaturated solution
RiBkFFs3E9mC7
nagranie dźwiękowe słówka

roztwór nienasycony – roztwór, który w danej temperaturze nie zawiera maksymalnej ilości substancji rozpuszczonej i w którym można rozpuścić dodatkową porcję tej substancji

diluted solution
diluted solution
RPc3TIJWnK3jq
nagranie dźwiękowe słówka

roztwór rozcieńczony – roztwór, który zawiera co najmniej kilkakrotnie mniej substancji rozpuszczonej niż roztwór stężony

concentrated solution
concentrated solution
R11cAUWJ6m2Vk
Nagranie dźwiękowe słówka

roztwór stężony – roztwór, w którym ilość substancji rozpuszczonej jest taka sama jak w roztworze nasyconym lub niewiele mniejsza