bg‑gold

Rozpuszczanie

Substancje stałe, ciekłe lub gazowe różnią się zdolnościami do tworzenia z innymi substancjami układów homogenicznychukład homogenicznyukładów homogenicznych. Rozpuszczanie to fizyczny proces mieszania się dwóch substancji, prowadzący do otrzymania roztworu.

Efekty towarzyszące procesowi rozpuszczania to np. zmiana temperatury i zmiana objętości roztworu (zjawisko dylatacji dylatacja cieplnadylatacji lub kontrakcjikontrakcja objętościkontrakcji). W czasie rozpuszczania następuje solwatacja, czyli otaczanie cząsteczek (lub jonów) substancji rozpuszczonej przez cząsteczki rozpuszczalnika. Solwatację w roztworach wodnych nazywamy hydratacją.

bg‑gold

Rozpuszczalność

Rozpuszczalność jest cechą danej pary substancji rozpuszczanej i rozpuszczalnika w określonej temperaturze. Na ogół ilość substancji, którą można rozpuścić w danej ilości rozpuszczalnika i w określonej temperaturze, jest ograniczona i prowadzi do uzyskania tzw. roztworu nasyconegoroztwór nasyconyroztworu nasyconego. Ilość substancji niezbędnej do uzyskania roztworu nasyconego określa wielkość fizyczna zwana rozpuszczalnością.

Rozpuszczalność substancji zależy od:

  • rodzaju substancji rozpuszczonej;

  • rodzaju rozpuszczalnika;

  • temperatury (rozpuszczalność większości ciał stałych i cieczy rośnie wraz ze wzrostem temperatury, a rozpuszczalność gazów maleje);

  • ciśnienia – tylko dla gazów (ich rozpuszczalność rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia oraz od wpływu wspólnego jonu);

Rozpuszczalność to liczba gramów danej substancji niezbędna do nasycenia 100 g rozpuszczalnika w danej temperaturze.

Poniższa tabela przedstawia rozpuszczalność wybranych substancji w 100 g wody i w temperaturze 25ºC.

Sól

Rozpuszczalność g100 g H2O

AgClO4

525

BaClO4

198,5

NaBr

48,6

NaNO3

47,6

NaCl

36,1

Na2CO3

22,5

CaCO3

1,53·10-4

Hg2Cl2

2,0·10-4

bg‑gold

Rozpuszczalność gazów

1
Symulacja 1

Przeanalizuj poniższą symulację. Zwróć uwagę, jak zmiana temperatury oraz ciśnienia wpływa na rozpuszczalność tlenku węgla(IV) w wodzie. Następnie rozwiąż ćwiczenia sprawdzające.

RidJvNxT9tblK
W symulacji interaktywnej zbadano, jak zmienia się rozpuszczalność tlenku węgla(cztery) w wodzie w różnych warunkach ciśnienia p i temperatury T. W prawej części znajduje się zlewka wypełniona wodą, w której zanurzona jest rurka doprowadzająca tlenek węgla(cztery). Pęcherzyki gazu wydobywają się na zewnątrz ze zlewki. Po lewej stronie znajdują się suwaki umożliwiające zmianę ciśnienia lub temperatury. Nad nimi pokazuje się rozpuszczalność gazu w wodzie wyrażona w gramach dwutlenku węgla na decymetr sześcienny wody. Dla ciśnienia równego 1 bar zmieniano temperaturę. W temperaturze wynoszącej zero stopni Celsjusza rozpuszczalność wynosi trzy przecinek cztery. W temperaturze pięciu stopni Celsjusza równa jest trzy przecinek zero. W dziesięciu stopniach dwa przecinek cztery. W piętnastu wynosi dwa przecinek zero, a w dwudziestu stopniach Celsjusza rozpuszczalność równa jest jeden przecinek siedem. Następnie badano rozpuszczalność gazu pod ciśnieniem dwóch barów. Dla zera stopni Celsjusza rozpuszczalność wynosi sześć przecinek osiem. W temperaturze pięciu stopni Celsjusza równa jest pięć przecinek siedem. W dziesięciu stopniach cztery przecinek osiem. W piętnastu wynosi cztery przecinek zero, a w dwudziestu stopniach Celsjusza rozpuszczalność równa jest trzy przecinek trzy. Dalej podano rozpuszczalność dwutlenku węgla pod ciśnieniem trzech barów. Dla zera stopni Celsjusza rozpuszczalność wynosi dziewięć przecinek dziewięć. W temperaturze pięciu stopni Celsjusza równa jest osiem przecinek dwa. W dziesięciu stopniach siedem przecinek zero. W piętnastu wynosi pięć przecinek dziewięć, a w dwudziestu stopniach Celsjusza rozpuszczalność równa jest pięć przecinek zero. Kolejno badano rozpuszczalność dwutlenku węgla pod ciśnieniem czterech barów. Dla zera stopni Celsjusza rozpuszczalność wynosi trzynaście przecinek zero. W temperaturze pięciu stopni Celsjusza równa jest dziesięć przecinek dziewięć. W dziesięciu stopniach dziewięć przecinek jeden. W piętnastu wynosi siedem przecinek osiem, a w dwudziestu stopniach Celsjusza rozpuszczalność równa jest sześć przecinek osiem. Następnie przedstawiono wartości rozpuszczalności dla dwutlenku węgla pod ciśnieniem pięciu barów. Dla zera stopni Celsjusza rozpuszczalność wynosi szesnaście przecinek zero. W temperaturze pięciu stopni Celsjusza równa jest trzynaście przecinek jeden. W dziesięciu stopniach jedenaście przecinek zero. W piętnastu wynosi dziewięć przecinek cztery a w dwudziestu stopniach Celsjusza rozpuszczalność równa jest osiem przecinek jeden.
Symulacja interaktywna pt. Jak zmienia się rozpuszczalność tlenku węgla(IV) w wodzie w różnych warunkach p i T?
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Podpowiedźgreenwhite
1
Ważne!

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 gazów od ciśnienia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
bg‑gold

Czym jest krzywa rozpuszczalności i jak odczytać z niej rozpuszczalność substancji?

Wykres przedstawiający zależność rozpuszczalności danej substancji od temperatury nazywa się krzywą rozpuszczalności.

1
Polecenie 1

Odczytaj z wykresu rozpuszczalność chlorku sodu (NaCl) w temperaturze 90°C przy stałym ciśnieniu.

Zapoznaj się z opisem wykresu. Dowiesz się, jaka jest rozpuszczalność chlorku sodu (NaCl) w temperaturze 90°C przy stałym ciśnieniu.

RZpzzIPMotvO3
Krzywe rozpuszczalności wybranych substancji
Źródło: dostępny w internecie: www.epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
RumROsUAxMJU6
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
bg‑gold

Interpretacja danych z wykresu rozpuszczalności

1
Polecenie 2

Ile gramów azotanu(V) sodu należy rozpuścić w 100 g wody, aby w temperaturze 40°C otrzymać roztwór nasycony?

RonLOVtll8Q3x
Krzywe rozpuszczalności przykładowych substancji stałych
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RMZ6Pf308jDCb
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
bg‑gold

Czynniki wpływające na szybkość rozpuszczania

1
Polecenie 3
RCsOH5HkMw3xB
Obserwacje (Uzupełnij) Wnioski (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 3

Zmierzono czas rozpuszczania cukru w zimnej i gorącej wodzie. W tym celu do dwóch jednakowych naczyń wlano identyczną objętość wody. Do jednego – zimną wodę z kranu, a do drugiego – gorącą wodę. Do każdego z nich wrzucono łyżeczkę cukru. Zamieszano zawartość każdego naczynia. Porównano szybkość rozpuszczania cukru w obu naczyniach.
W naczyniu z gorącą wodą kryształy cukru rozpuszczały się szybciej.

RbURc6xc1rFMt
Dopasuj czynności do odpowiedniej grupy. Czynniki sprzyjające rozpuszczaniu się Możliwe odpowiedzi: 1. użycie substancji w formie nierozdrobnionej, 2. pozostawienie roztworu bez mieszania, 3. ogrzanie roztworu, 4. rozdrobnienie substancji, 5. mieszanie roztworu, 6. ochłodzenie roztworu Czynniki ograniczające rozpuszczanie się Możliwe odpowiedzi: 1. użycie substancji w formie nierozdrobnionej, 2. pozostawienie roztworu bez mieszania, 3. ogrzanie roztworu, 4. rozdrobnienie substancji, 5. mieszanie roztworu, 6. ochłodzenie roztworu
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Symulacja 2

Przedstawiona symulacja prezentuje wpływ różnych czynników na szybkość rozpuszczania substancji. Przeanalizuj, jaki wpływ na ten proces mają temperatura, mieszanie i rozdrobnienie, a następnie rozwiąż zadania.

Zapoznaj się z opisem symulacji, która prezentuje wpływ różnych czynników na szybkość rozpuszczania substancji. Następnie rozwiąż zadania.

1
R1biyGaf4Ikxe
Rozpuszczanie substancji to proces, w którym cząsteczki substancji rozpraszają się w rozpuszczalniku, tworząc jednorodną mieszaninę. Szybkość tego procesu może zależeć od kilku czynników, takich jak rozdrobnienie substancji, mieszanie oraz temperatura. Omówiony zostanie teraz wpływ tych czynników na rozpuszczanie na przykładzie rozpuszczania cukru podczas słodzenia herbaty. Analogiczne mechanizmy działają przy rozpuszczaniu wszystkich innych substancji. Rozdrobnienie substancji: Im drobniejsze są cząsteczki substancji, tym większa jest powierzchnia kontaktu z rozpuszczalnikiem. Większa powierzchnia kontaktu umożliwia efektywne oddziaływanie między cząstkami substancji a rozpuszczalnikiem, przyspieszając proces rozpuszczania. Przykład: Cukier w proszku rozpuszcza się szybciej niż w postaci dużych kryształków. Mieszanie: Ruch cząsteczek rozpuszczalnika wokół substancji stymuluje proces rozpuszczania. Mieszanie zapewnia stały kontakt między cząstkami substancji a rozpuszczalnikiem, co sprzyja szybkiemu rozpuszczaniu. Przykład: Mieszanie herbaty łyżką przyspiesza rozpuszczanie cukru w gorącej wodzie. Temperatura: Zwykle zwiększenie temperatury przyspiesza proces rozpuszczania. Wzrost temperatury zwiększa energię kinetyczną cząsteczek, co sprzyja łatwiejszemu pokonywaniu sił międzycząsteczkowych i umożliwia szybsze oddzielanie cząsteczek substancji. Przykład: Cukier w gorącej wodzie rozpuszcza się szybciej niż w zimnej wodzie. Podsumowując, rozdrobnienie, mieszanie i temperatura mają istotny wpływ na szybkość rozpuszczania się substancji. Optymalne warunki mogą być osiągnięte poprzez odpowiednie zastosowanie tych czynników, co jest istotne zarówno w laboratoriach chemicznych, jak i w codziennym życiu, na przykład podczas przygotowywania napojów czy gotowania
Źródło: GroMar Sp. z o. o., Symulacja interaktywna, licencja: CC BY-SA 3.0.

Symulacja interaktywna przedstawia laboratorium, w którym przedstawiony został wpływ temperatury, mieszania oraz rozdrobnienia na szybkość rozpuszczania substancji w wodzie. W laboratorium do wykorzystania możliwe są trzy substancje: sacharoza (C12H12O11), chlorek sodu (NaCl) oraz uwodniony siarczanVI miedziII (CuSO4·5H2O).

  1. Sacharoza (C12H12O11):

  • Temperatura:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą. W pierwszej zlewce znajduje się woda w temperaturze 30 °C, a w drugiej zlewce znajduje się woda w temperaturze 60 °C. Obok każdej ze zlewek znajduje się szalka, na której przygotowano po 5g sacharozy.
    Sacharoza zostaje wsypana do zlewek jednocześnie.
    Obserwacje: W zlewce z wyższą temperaturą sacharoza rozpuszcza się już po 20 minutach, a w zlewce z niższą temperaturą dopiero po upływie godziny.

  • Mieszanie:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą o temperaturze 30 °C, obok każdej z nich znajduje się szalka z pięcioma gramami sacharozy.
    Substancja zostaje umieszczona w wodzie jednocześnie. W jednej ze zlewek wymieszano substancję przy użyciu szklanej bagietki.
    Obserwacje: W zlewce, w której wymieszano substancje, sacharoza rozpuszcza się po 20 minutach, a zlewce drugiej po około godzinie.

  • Rozdrobnienie:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą o temperaturze 30 °C, obok każdej z nich znajduje się szalka z pięcioma gramami sacharozy. Na jednej szalce znajduje się rozdrobiona sacharoza, a na drugiej substancja w postaci większych kryształów.
    Substancja zostaje umieszczona w wodzie jednocześnie.
    Obserwacje: W zlewce, w której umieszczono rozdrobnioną sacharozę substancja rozpuszcza się po około 30 minutach, podczas gdy rozpuszczenie się większych kryształów zajmuje około godziny.

  1. Chlorek sodu (NaCl):

  • Temperatura:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą. W pierwszej zlewce znajduje się woda w temperaturze 30 °C, a w drugiej zlewce znajduje się woda w temperaturze 60 °C. Obok każdej ze zlewek znajduje się szalka, na której przygotowano po 5g chlorku sodu.
    Substancja zostaje wsypana do zlewek jednocześnie.
    Obserwacje: W zlewce z wyższą temperaturą chlorek sodu rozpuszcza się już po 20 minutach, a w zlewce z niższą temperaturą dopiero po upływie godziny.

  • Mieszanie:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą o temperaturze 30 °C, obok każdej z nich znajduje się szalka z pięcioma gramami chlorku sodu.
    Substancja została umieszczona w wodzie jednocześnie. W jednej ze zlewek wymieszano substancję przy użyciu szklanej bagietki.
    Obserwacje: W zlewce, w której wymieszano substancje, chlorek sodu rozpuszcza się po 20 minutach, a zlewce drugiej po około godzinie.

  • Rozdrobnienie:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą o temperaturze 30 °C, obok każdej z nich znajduje się szalka z pięcioma gramami chlorku sodu. Na jednej szalce znajduje się rozdrobiona substancja, a na drugiej substancja w postaci większych kryształów. Chlorek sodu zostaje umieszczony w wodzie jednocześnie.
    Obserwacje: W zlewce, w której umieszczono rozdrobnioną substancję, rozpuszcza się ona po około 30 minutach, podczas gdy rozpuszczenie się większych kryształów zajmuje około godziny..

  1. Uwodniony siarczanVI miedziII (CuSO4·5H2O):

  • Temperatura:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą. W pierwszej zlewce znajduje się woda w temperaturze 30 °C, a w drugiej zlewce znajduje się woda w temperaturze 60 °C. Obok każdej ze zlewek znajduje się szalka, na której przygotowano po 5g uwodnionego siarczanuVI miedziII.
    Substancja zostaje wsypana do zlewek jednocześnie.
    Obserwacje: W zlewce z wyższą temperaturą uwodniony siarczanVI miedziII rozpuszcza się już po 20 minutach zabarwiając roztwór na kolor niebieski, a w zlewce z niższą temperaturą dopiero po upływie godziny.

  • Mieszanie:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą o temperaturze 30 °C, obok każdej z nich znajduje się szalka z pięcioma gramami uwodnionego siarczanuVI miedziII.
    Substancja została umieszczona w wodzie jednocześnie. W jednej ze zlewek wymieszano substancję przy użyciu szklanej bagietki.
    W zlewce, w której wymieszano substancje, uwodniony siarczanVI miedziII rozpuszcza się po 20 minutach, a zlewce drugiej po około godzinie.

  • Rozdrobnienie:
    Na stole w laboratorium znajdują się dwie zlewki z wodą o temperaturze 30 °C, obok każdej z nich znajduje się szalka z pięcioma gramami uwodnionego siarczanuVI miedziII. Na jednej szalce znajduje się rozdrobiona substancja, a na drugiej substancja w postaci większych kryształów. Uwodniony siarczanVI miedziII zostaje umieszczony w wodzie jednocześnie.
    Obserwacje: W zlewce, w której umieszczono rozdrobnioną substancję, rozpuszcza się ona po około 30 minutach barwiąc roztwór na kolor niebieski, podczas gdy rozpuszczenie się większych kryształów zajmuje około godziny.

Podpowiedźgreenwhite
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 rozpuszczalnik szybciej przenika do drobin substancji rozpuszczanej. Przykładem 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) takich 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 przyspieszony następuje ruch cząstek substancji rozpuszczanej i rozpuszczalnika, w efekcie czego cząsteczki rozpuszczalnika częściej ulegają zderzeniu z substancją rozpuszczaną i proces rozpuszczania przebiega na ogół szybciej. Dla większości substancji stałych wraz ze wzrostem temperatury rośnie ich rozpuszczalność w wodzie; przykładem jest azotyn potasu (KNO3). Jednak istnieją również substancje, dla których szybkość rozpuszczalności wraz ze wzrostem temperatury maleje; do typowych przykładów należą gazy (np. chlorowodór, tlenek siarki (IV)) oraz sól stała siarczan(VI) ceru (Ce2(SO4)3).
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.