Растворимость

Предельная растворимость многих веществ в воде (или в других растворителях) представляет собой постоянную величину, соответствующую концентрации насыщенного раствора при данной температуре. Она является качественной характеристикой растворимости и приводится в справочниках в граммах на 100 г растворителя (при определённы условиях).

Растворимость зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления.

Природа растворяемого вещества. Кристаллические вещества подразделяются на:

хорошо растворимые (более 1, 0 г на 100 г воды);

малорастворимые (0, 1 г - 1, 0 г на 100 г воды);

нерастворимые (менее 0, 1 г на 100 г воды).

Природа растворителя. При образовании раствора связи между частицами каждого из компонентов заменяются связями между частицами разных компонентов. Чтобы новые связи могли образоваться, компоненты раствора должны иметь однотипные связи, т.е. быть одной природы. Поэтому ионные вещества растворяются в полярных растворителях и плохо в неполярных, а молекулярные вещества - наоборот.

Влияние температуры. Если растворение вещества является экзотермическим процессом, то с повышением температуры его растворимость уменьшается (например, Ca(OH)₂ в воде) и наоборот. Для большинства солей характерно увеличение растворимости при нагревании. Практически все газы растворяются с выделением тепла. Растворимость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается, а с понижением увеличивается.

Влияние давления. С повышением давления растворимость газов в жидкостях увеличивается, а с понижением уменьшается.

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения состава раствора. Наиболее часто используют массовую долю растворённого вещества, молярную и нормальную концентрацию.

Массовая доля растворённого вещества ω (B) - это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора

m: ω (B)= m(B) / m

Массовую долю растворённого вещества ω (B) обычно выражают в долях единицы или в процентах. Например, массовая доля растворённого вещества – CaCl2 в воде равна 0, 06 или 6%. Это означает, что в растворе хлорида кальция массой 100 г содержится хлорид кальция массой 6 г и вода массой 94 г.

Пример

Сколько граммов сульфата натрия и воды нужно для приготовления 300 г 5% раствора?

Решение:

m(Na2SO4) = ω (Na2SO4) / 100 = (5 • 300) / 100 = 15 г

где ω (Na2SO4) – массовая доля в %,

m - масса раствора в г,

m(H2O) = 300 г - 15 г = 285 г.

Таким образом, для приготовления 300 г 5% раствора сульфата натрия надо взять 15 г Na2SO4 и 285 г воды.

Молярная концентрация C_м(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.

C_м(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) • V),

где М_м(B) - молярная масса растворенного вещества г/моль.

Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается " M". Например, 2 M NaOH - двухмолярный раствор гидроксида натрия. Один литр такого раствора содержит 2 моль вещества или 80 г (M(NaOH) = 40 г/моль).

Пример

Какую массу хромата калия K2CrO4 нужно взять для приготовления 1, 2 л 0, 1 М раствора?

Решение:

M(K2CrO4) = C_м(K2CrO4) • V • M(K2CrO4) = 0, 1 моль/л • 1, 2 л • 194 г/моль =

23, 3 г.

Таким образом, для приготовления 1, 2 л 0, 1 М раствора нужно взять 23, 3г K2CrO4 и растворить в воде, доведя объём до 1, 2 литра.

Концентрацию раствора можно выразить количеством молей растворённого вещества в 1000 г растворителя. Такое выражение концентрации называют моляльностью раствора.

Нормальность раствора (С_н) обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора. Грамм - эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Для сложных веществ - это количество вещества, соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму водорода или 8 граммам кислорода.

Э основания = М основания / число замещаемых в реакции гидроксильных групп

Э кислоты = М кислоты / число замещаемых в реакции атомов водорода

Э соли = М соли / произведение числа катионов на его заряд

Пример