چه عواملی بر حلالیت جامدات تأثیر می گذارد. عوامل موثر بر حلالیت گازها در مایعات

حلالیت به ماهیت املاح و حلال، دما، فشار و تأثیر مواد خارجی بستگی دارد.

ماهیت مواد تشکیل دهنده محلول.این عامل به خوبی قاعده قدیمی را نشان می دهد: شبیه به شبیه حل می شود. منظور ما از شباهت ماهیت پیوند شیمیایی در مواد تشکیل دهنده محلول است. در واقع، دو مایع غیر قطبی به طور نامحدود با یکدیگر مخلوط می شوند و مایعات غیر قطبی و قطبی عملاً در یکدیگر نامحلول خواهند بود.

مواد متشکل از مولکول های غیر قطبی در حلال های غیر قطبی بهتر حل می شوند، به عنوان مثال، گوگرد در دی سولفید کربن به خوبی حل می شود و عملاً در آب نامحلول است. محلول بودن اکسیژن در آب 10 برابر کمتر از بنزن است.

مواد با ماهیت قطبی یونی و کووالانسی پیوندها، به عنوان یک قاعده، به خوبی در حلال های بسیار قطبی حل می شوند. با این حال، ساختارهای کریستالی یونی بسیار قوی تر از ساختارهای مولکولی هستند، بنابراین، زمانی که انرژی شبکه بلوری زیاد و انرژی حلالیت کم است، حلالیت چنین ترکیباتی در آب کم است (BaSO 4، CuS، CaF 2 و غیره).

ترکیبات پلیمری با پیوندهای کووالانسی (الماس، دی اکسید سیلیکون و غیره) دارای حداکثر انرژی شبکه کریستالی هستند، بنابراین حلالیت چنین موادی در هر حلالی ناچیز است.

درجه حرارت.

طبق اصل لو شاتلیه، وابستگی حلالیت به دما تحت تأثیر اثر حرارتی حل شدن یک ماده در یک حلال معین است.

اگر انحلال ماده ای یک فرآیند گرمازا باشد، با افزایش دما، حلالیت آن کاهش می یابد (مثلاً Ca(OH) 2 در آب) و بالعکس. برای اکثر نمک ها، حلالیت با حرارت افزایش می یابد.

تقریباً همه گازها با آزاد شدن گرما حل می شوند، بنابراین حلالیت گازها در مایعات با افزایش دما کاهش می یابد و با کاهش دما افزایش می یابد.

اگر حلالیت مواد را در دماهای مختلف اندازه گیری کنید، متوجه خواهید شد که برخی از مواد به میزان زیادی حلالیت خود را بسته به دما تغییر می دهند، برخی دیگر - نه خیلی زیاد (جدول 2).

جدول 2.

تأثیر دما بر حلالیت برخی از جامدات.

جدول حلالیت در گرم در 100 گرم آب را نشان می دهد

اگر مقادیر حلالیت به دست آمده به طور تجربی در دماهای مختلف بر روی محورهای مختصات رسم شود، به اصطلاح منحنی های حلالیتمواد مختلف (شکل 3).

این منحنی ها اهمیت عملی زیادی دارند. با استفاده از این منحنی ها، می توان محاسبه کرد که چه مقدار از یک ماده، به عنوان مثال KNO 3، زمانی که محلول اشباع تهیه شده در دمای 80 درجه سانتیگراد تا 20 درجه سانتیگراد سرد می شود، رسوب می کند. بر این اساس واقعیت این است که وقتی یک محلول غیر اشباع سرد می شود، یک محلول اشباع تشکیل می شود، اما اشباع در ماده اصلی, که بیشترین است، نه بیشترین ناخالصی ها . بنابراین، پس از خنک شدن، فقط ماده خالص، و ناخالصی ها (به همراه بخشی از ماده) در محلول باقی می مانند. سپس کریستال های خالص از محلول سرد شده و آلوده فیلتر می شوند. به این روش تصفیه، تبلور مجدد می گویند. به عنوان مثال، بسیاری از داروها تصفیه می شوند.

برنج. 3.

فشار.طبق اصل لو شاتلیه، افزایش فشار، تعادل را به سمت کاهش حجم سیستم تغییر می‌دهد. هنگامی که جامدات در مایع حل می شوند، حجم کمی تغییر می کند، بنابراین فشار به طور قابل توجهی بر حلالیت نمک ها تأثیر نمی گذارد. همچنین، تأثیر فشار عملاً برای مخلوطی از دو مایع ظاهر نمی شود.

حلالیت گازها به شدت به فشار بستگی دارد، زیرا در این حالت تغییر قابل توجهی در حجم سیستم وجود دارد. با افزایش فشار، حلالیت گازها افزایش می یابد.

برای مخلوطی از گازهاحلالیت هر یک از آنها تعیین می شود قانون هنری :

حلالیت یک ماده فرار در دمای ثابت با فشار جزئی آن در بالای محلول نسبت مستقیم دارد.

این قانون برای محلول های رقیق، فشار کم و در صورت عدم وجود برهمکنش شیمیایی با حلال معتبر است.

تاثیر مواد خارجی بر حلالیت

اثر "نمکی کردن".

اگر یک ماده خارجی به شدت حل شود و پیوندهای قوی با حلال ایجاد کند، در حضور آن حلالیت مواد دیگر کاهش می یابد. به عنوان مثال، افزودن نمک های بسیار محلول حلالیت گازها در آب را کاهش می دهد و افزودن الکل حلالیت بیشتر نمک ها را کاهش می دهد:

همین اثر با افزودن اسید هیدروکلریک غلیظ به محلول کلرید سدیم اشباع ایجاد می شود.

NaCl cr + H 2 O Na + aq + Cl- aq

وجود یون هایی به همین نام

اگر یک ماده خارجی یون هایی همنام با یون های حل شونده تولید کند، در این صورت حلالیت این ماده نیز کاهش می یابد:

NaClcr + H2O Na+aq + Cl- aq

اثر نمک.

ماده سوم بسیار محلول، تعداد زیادی یون خارجی را وارد سیستم می کند که منجر به افزایش حلالیت ترکیبات یونی می شود.

BaSO 4 (cr) Ba 2+ + SO 4 2-

قابلیت حل شدن یک ماده در آب را حلالیت می گویند. بر اساس حلالیت، مواد به طور معمول به بسیار محلول، کمی محلول و عملا نامحلول تقسیم می شوند (شکل 3).

طرح 3. طبقه بندی مواد بر اساس حلالیت در آب

اگر ماده ای که کمی محلول یا عملاً در آب نامحلول است در نتیجه یک واکنش شیمیایی در محلول تشکیل شود، رسوب می کند - محلول شفافیت خود را از دست می دهد و کدر می شود.

حلالیت برخی از مواد معدنی در آب در جدول حلالیت اسیدها، نمک ها و هیدروکسیدها آورده شده است (نگاه کنید به فلایف 2).

حدود حلالیت مواد

اکثریت قریب به اتفاق مواد به طور محدود در حلال های مختلف محلول هستند. حلالیت آنها به صورت کمی بیان می شود

عددی که بزرگترین جرم ماده ای را نشان می دهد که می تواند در 100 گرم حلال تحت شرایط خاص حل شود. این مقدار ضریب حلالیت یا به سادگی حلالیت نامیده می شود. به عنوان مثال، در 100 گرم آب در دمای 20 درجه سانتیگراد، بیش از 32 گرم KNO 3، 36 گرم NaCl، 0.25 گرم CaSO4 و تنها 0.007 گرم CaCO 3 را نمی توان حل کرد. این داده ها را می توان در کتاب های مرجع یافت.

لطفا توجه داشته باشید: کربنات کلسیم، که عملا نامحلول در نظر گرفته می شود، در واقع در مقادیر کم وارد محلول می شود. هیچ ماده کاملا نامحلول وجود ندارد.

برخی از مایعات، مانند اتیل الکل، گلیسیرین، استون، سولفات، نیترات و اسیدهای استیک، به طور نامحدود در آب محلول هستند - آنها را می توان با آب به هر نسبت مخلوط کرد (شکل 6.1). بنزین، نفت سفید، روغن، کلروفرم و بسیاری از مایعات دیگر فقط کمی در آب محلول هستند، بنابراین عملاً نامحلول در نظر گرفته می شوند. اگر چنین مایعی، به عنوان مثال روغن نباتی، در آب ریخته شود و تکان داده شود (شکل 6.2، a)، پس از مدتی دو لایه جداگانه تشکیل می شود - بالا (روغن) و پایین (آب) (شکل 6.2، ب). گفته می شود که چنین مایعاتی غیر قابل اختلاط هستند.

گازها نیز از نظر حلالیت بسیار متفاوت هستند. محلول ترین آنها در آب هیدروژن کلرید HCl و آمونیاک NH 3 است. در دمای 0 درجه سانتی گراد و فشار اتمسفر، 500 لیتر هیدروژن کلرید و 1200 لیتر آمونیاک را می توان در 1 لیتر آب حل کرد! حلالیت گازهای دیگر در آب بسیار کمتر است. بنابراین، در شرایط مشابه، تنها 1.7 لیتر دی اکسید کربن، 50 میلی لیتر اکسیژن، 23 میلی لیتر نیتروژن و 21.5 میلی لیتر هیدروژن در 1 لیتر آب حل می شود. کمترین گاز محلول هلیوم است - 9.7 میلی لیتر در 1 لیتر آب.

وابستگی حلالیت مواد به دما

حلالیت مواد به دما بستگی دارد. برای اکثر جامدات، با افزایش دما به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. نمک سفره تقریباً به یک اندازه در آب سرد و گرم حل می شود، در حالی که آهک و گچ در آب سرد بیشتر حل می شوند.

با افزایش دما، حلالیت:

جامدات و مایعات افزایش می یابد؛

مواد گازی کاهش می یابد.

به طور تجربی ثابت شده است که در دمای 0 درجه سانتیگراد، بیش از 13 گرم نیترات پتاسیم KNO 3 نمی تواند در 100 گرم آب، در 40 درجه سانتیگراد - 64 گرم و در 100 درجه سانتیگراد - 244 گرم حل شود حلالیت در دما در منحنی های حلالیت نمایش داده می شود (شکل 6.3).

برعکس، حلالیت مواد گازی با افزایش دما کاهش می یابد (شکل 6.4). اگر آب لوله کشی سرد را بدون اینکه به جوش بیاورید گرم کنید، حباب های هوا در کف و دیواره های ظرف ایجاد می شود که در آب حل شده و شروع به خروج از آن می کند.

برنج. 6.3. وابستگی حلالیت برخی از جامدات به دما: الف - برای اکثر جامدات، حلالیت افزایش می یابد. ب - برای برخی - وابستگی پیچیده است

برنج. 6.4. وابستگی حلالیت برخی گازها به دما

وابستگی حلالیت مواد به فشار برخلاف مایعات و جامدات، حلالیت گازها به فشار بستگی دارد: گازها با افزایش فشار بسیار بهتر حل می شوند. احتمالاً قبلاً یک بطری آب گازدار باز کرده اید. در طول آماده سازی گازدار

برای نوشیدنی ها، آب با دی اکسید کربن با فشار بالا اشباع می شود و بطری به صورت هرمتیک بسته می شود. هنگامی که بطری باز می شود، فشار در آن به فشار اتمسفر کاهش می یابد، حلالیت دی اکسید کربن به شدت کاهش می یابد و دی اکسید کربن اضافی به سرعت شروع به آزاد شدن می کند.

با افزایش فشار، حلالیت:

جامدات و مایعات تقریباً بدون تغییر باقی می مانند.

مواد گازی افزایش می یابد.

کیمیاگران یکی از اصول اصلی تعیین حلالیت مواد را فرموله کردند: مانند در مشابه حل می شود. بر اساس این اصل، می توان توضیح داد که چرا برخی از مواد در یک حلال حل می شوند اما در حلال دیگر حل نمی شوند. هیچ ماده ای وجود ندارد که در همه حلال ها حل شود. بنابراین، مواد قطبی در حلال های قطبی (آب، الکل اتیلیک و غیره) به خوبی حل می شوند، در حلال های کم قطب (استون و غیره) کمتر حل می شوند و در غیر قطبی (بنزن، اتر نفتی و غیره) تقریبا نامحلول هستند. ). مثلا شکر در آب به خوبی حل می شود و اصلا در بنزن حل نمی شود. برعکس، مواد غیرقطبی به خوبی در حلال‌های غیرقطبی و در حلال‌های قطبی ضعیف حل می‌شوند. به عنوان مثال، گوگرد در آب نامحلول (یا حتی قابل تر شدن) است، اما در بنزن محلول است.

در جریان لشکرکشی به آسیا در بهار 326 ق.م. ه. ارتش اسکندر مقدونی به سواحل رود سند رسید. اما زمانی که سربازان در قلمرو هند بودند، از عفونت های روده ای رنج می بردند. با این حال ، مشاهده شد که رهبران نظامی کمتر از سربازان بیمار می شوند ، اگرچه در طول مبارزات همه در شرایط یکسانی زندگی می کردند. تنها 2000 سال بعد آنها توانستند این واقعیت را توضیح دهند: سربازان عادی از کاسه های حلبی می نوشیدند و فرماندهان کاسه های نقره ای داشتند. و نقره، اگرچه در مقادیر بسیار اندک است، اما در آب حل می شود و به آن خاصیت باکتری کشی می دهد (باکتری ها در چنین آبی می میرند). از قرن نوزدهم تا زمان کشف آنتی بیوتیک ها، از چنین آبی برای شستن زخم ها استفاده می شد.

ایده کلیدی

برخی از مواد به طور نامحدود در آب محلول هستند، اما اکثر مواد حلالیت محدودی دارند. با توجه به این ویژگی، مواد محلول، کمی محلول و عملا نامحلول تشخیص داده می شوند.

کنترل سوالات

60- از اسیدهای محلول و نامحلول در آب مثال بزنید.

61- نمک های نامحلول، کمی محلول و محلول را نام ببرید.

62- چه مایعات و گازهایی را می شناسید که در آب بسیار محلول هستند؟

63. نمونه هایی از موادی را ذکر کنید که حلالیت آنها هنگام گرم شدن: الف) افزایش می یابد. ب) کاهش می یابد؛ ج) تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.

تکالیف برای تسلط بر مطالب

64. چرا آکواریوم ها را نمی توان با آب جوشیده پر کرد؟

65. بنزین به طور تصادفی وارد آب شد. چگونه می توان آن را از آب جدا کرد؟ آیا آب بوی بنزین می دهد اگر با:

الف) ته نشین شدن؛ ب) تقطیر؟

66. کدام گازها - اکسیژن، کلرید هیدروژن، نیتروژن، آمونیاک، هلیوم - را می توان جمع آوری کرد: الف) بالای آب. ب) فقط با جابجایی هوا؟ چرا؟

67. با استفاده از منحنی حلالیت (شکل 6.3)، تعیین کنید که چه جرمی از نمک را می توان در 1 کیلوگرم آب حل کرد: الف) آرژانتوم (1) نیترات در دمای 0 درجه سانتیگراد. ب) نیترات سدیم در دمای 20 درجه سانتیگراد. ج) سولفات مس (I) در 30 درجه سانتیگراد. د) کلرید plumbum (I) در 100 درجه سانتیگراد. ه) نیترات پتاسیم در دمای 10 درجه سانتیگراد و 50 درجه سانتیگراد.

68. بر اساس شکل 6.3، تعیین کنید: الف) نمک با کمترین انحلال.

ب) نمکی که حلالیت آن در دمای 0 درجه سانتیگراد و 20 درجه سانتیگراد بیشتر است. ج) نمکی که حلالیت آن بیشتر به دما بستگی دارد. د) نمکی که حلالیت آن کمترین بستگی به دما دارد.

69. با استفاده از شکل 6.3، حلالیت سولفات مس (P) و کلرید سدیم را در دماهای 20 درجه سانتی گراد و 80 درجه سانتی گراد مقایسه کنید.

70. حداکثر مقدار نیترات سدیم در آب 80 درجه سانتی گراد حل شد. محلول تا دمای اتاق خنک شد. چه چیزی را می توانید مشاهده کنید؟

71. هنگام ساخت آب بسیار گازدار، حدود 1600 میلی لیتر دی اکسید کربن در یک بطری 1 لیتری حل می شود. در چنین بطری باز حدود 880 میلی لیتر دی اکسید کربن در حالت محلول باقی می ماند. با باز کردن یک بطری 1 لیتری آب بسیار گازدار چه حجمی از دی اکسید کربن آزاد می شود؟ اگر بطری از قبل خنک شود، گاز کمتر یا بیشتر آزاد می شود؟ گرم شدن؟

72. در آزمایشگاه قبل از درس خواص شیمیایی دی اکسید کربن، آب آهک تهیه شد. برای انجام این کار، حداکثر مقدار ممکن هیدروکسید کلسیم در آب با وزن 150 گرم حل شد. حداکثر جرم رسوبی که با عبور دی اکسید کربن از محلول تهیه شده بدست می آید را محاسبه کنید. برای محاسبات، از اطلاعات شکل 6.3 استفاده کنید، با در نظر گرفتن اینکه دمای آزمایشگاه 20 درجه سانتیگراد بود.

73. در دمای اتاق در آب با حجم 1 لیتر حداکثر 6.3 را حل می کند. 10-3 مول باریم فلوراید. جرم این مقدار باریم فلوراید را محاسبه کنید.

74. بر اساس مواد مندرج در بند مشخص کنید که کدام مواد (محلول، کمی محلول یا عملا نامحلول) هستند: الف) آمونیاک. ب) دی اکسید کربن؛ ج) اکسیژن پاسخ خود را توضیح دهید.

75. بر اساس شکل 6.3، تعیین کنید که چقدر بیشتر (بر حسب جرم) نیترات پتاسیم را می توان حداکثر در 100 گرم آب در دمای 60 درجه سانتی گراد نسبت به 30 درجه سانتی گراد حل کرد.

76. یک طرح آزمایشی برای تعیین حلالیت یک ماده در آب پیشنهاد دهید. برای رسیدن به هدف خود چه اندازه گیری هایی باید انجام دهید؟ چه عواملی بر دقت آزمایش تأثیر می گذارد؟

این مطالب کتاب درسی است

حلالیت مواد، یعنی توانایی حل شدن در یک حلال یا حلال دیگر متفاوت است. بر اساس توانایی آنها در انحلال، مواد را می توان از نظر کیفی به موارد زیر تقسیم کرد:

· بسیار محلول (بیش از 1 گرم ماده در هر 100 گرم حلال).

· کم محلول (0.1-1.0 گرم ماده در هر 100 گرم حلال).

· نامحلول (کمتر از 0.1 گرم ماده در هر 100 گرم حلال).

با این حال، باید در نظر داشت که هیچ ماده مطلقاً نامحلول در طبیعت وجود ندارد. به عنوان مثال، یک سکه نقره غوطه ور در آب تا حدی یون Ag + را به محلول می رساند، به همین دلیل آب خواص درمانی پیدا می کند.

حلالیت از نظر کمی با محتوای ماده محلول در محلول اشباع مشخص می شود. این محتوا با استفاده از ضریب حلالیت یا کسر جرمی محلول اشباع بیان می شود.

ضریب حلالیت س (ک) برابر است با حداکثر جرم یک ماده (بر حسب گرم) که می تواند تحت شرایط معین در 100 گرم (کمتر در 1 dm 3) حلال حل شود تا محلولی اشباع شده در شرایط معین به دست آید. در مورد گازها، حلالیت اغلب بر حسب سانتی متر مکعب (یا گرم) در هر 1 dm 3 مشخص می شود: cm 3 / dm 3 یا g/dm 3.

هنگام ثبت ضریب حلالیت، ماده، حلال و شرایط خارجی باید نشان داده شود (برای مواد در حالت جامد، معمولا فقط دما به عنوان شرایط خارجی نشان داده می شود)، به عنوان مثال:

حلالیت KNO 3 در دمای 20 درجه سانتیگراد 25 گرم در 100 گرم آب است یا

حلالیت KNO 3 در آب در دمای 20 درجه سانتیگراد 250 گرم در لیتر است.

در نظر بگیریم عوامل موثر بر حلالیتمواد

1. ماهیت املاح و حلال.مانند به مانند حل می شود. این بدان معناست که انرژی برهمکنش بین ذرات املاح باید نزدیک به انرژی نیروهای بین مولکولی در حلال باشد. آب به عنوان یک حلال قطبی، مواد یونی یا مواد ساختار مولکولی را با مولکول های قطبی بهتر حل می کند: نمک ها، قلیاها، هالیدهای هیدروژن، اسید سولفوریک و غیره. در عین حال، آلکان های غیرقطبی و بنزن در آب محلول اندکی هستند. در مقابل، حلال های خوب برای مواد غیر قطبی نفت سفید و بنزین هستند که از مولکول های هیدروکربن غیر قطبی تشکیل شده اند. ید که دارای مولکول های غیر قطبی است در بنزن بیشتر از آب حل می شود. حلالیت مواد در آب افزایش می یابد اگر از نظر شیمیایی با آب (SO 3 , P 2 O 5 , Na 2 O و غیره ) برهمکنش کنند یا با آن پیوند هیدروژنی تشکیل دهند (الکل ها، آمونیاک، هیدروژن فلوراید، هیدروژن پراکسید).

2. درجه حرارت(اصل Le Chatelier).

انحلال گازها اغلب یک فرآیند گرمازا است، زیرا در طول انحلال گازها عملاً هیچ انرژی برای شکستن پیوندهای بین مولکول های گاز وجود ندارد:

A (g) ⇄+H2O A (محلول)+ س .

طبق اصل Le Chatelier، کاهش دما این تعادل را به سمت راست و افزایش به سمت چپ تغییر می دهد. بنابراین، زمانی که با افزایش دما، حلالیت گازها در آب کاهش می یابد و با کاهش دما افزایش می یابد..

به همین دلیل، رودخانه‌های عرض‌های جغرافیایی شمالی حاوی اکسیژن بیشتری هستند و بنابراین از نظر ماهی غنی‌تر هستند.

افزایش دما به روش های مختلفی بر حلالیت مایعات تأثیر می گذارد: گاهی اوقات هنگامی که حرارت داده می شود، مایعات به طور نامحدود مخلوط می شوند و گاهی اوقات جدا می شوند. در بیشتر موارد، با افزایش دما، حلالیت متقابل مایعات تا اختلاط نامحدود بر حسب جرم افزایش می یابد.

در مورد جامدات، تأثیر دما بر حلالیت می تواند متفاوت باشد (شکل 5). در بیشتر موارد با رشد

برنج. 5. منحنی حلالیت برای برخی از نمک ها در آب

در دما، حلالیت مواد جامد افزایش می یابد، اما حلالیت Ca(OH) 2، CaCO 3، CaSO 4 کاهش می یابد. حلالیت NaCl فقط کمی به دما بستگی دارد.

3. فشار.هنگامی که جامدات در مایعات (یا مایعات در مایعات) حل می شوند، حجم آن به طور قابل توجهی تغییر نمی کند، بنابراین تغییرات فشار در این مورد عملاً تأثیری بر حلالیت ندارد. انحلال گاز در مایع همیشه با کاهش حجم همراه است، بنابراین در مورد گازها افزایش فشار حلالیت آنها را در مایعات افزایش می دهد و برعکس کاهش فشار باعث کاهش می شود.

حلالیت را نباید با سرعت انحلال اشتباه گرفت. به عنوان مثال، حلالیت قند کلو و شکر گرانول یکسان است، اما محلول اشباع شکر در آب در مورد شکر گرانول سریعتر تشکیل می شود (قند دانه ریز سریعتر حل می شود، زیرا در این حالت سطح تماس بزرگ تری بین شکر وجود دارد. حلال و املاح). هم زدن سرعت انحلال یک جامد را در مایع افزایش می دهد، اما بر حلالیت آن تأثیری نمی گذارد.

توجه داشته باشید که برای همه مواد نمی توان محلول های اشباع به دست آورد. موادی وجود دارند که حلالیت آنها در آب نامحدود است: متانول، اتانول، پروپانول-1 و پروپانول-2، اسیدهای استیک، سولفوریک، فرمیک، پروپانوئیک و نیتریک اسید، اتانال، اتیلن گلیکول، گلیسیرین.

برای محلول های موادی که به طور نامحدود با آب قابل اختلاط هستند، مفاهیم "اشباع" و "غیراشباع" قابل استفاده نیستند (مثلاً نمی توانید بگویید: محلول اشباع شده اسید سولفوریک). بدیهی است که مفاهیم "رقیق" و "غلیظ" برای موادی که به طور نامحدود در آب محلول هستند قابل استفاده است.

1. از ماهیت حلال و املاح.حلالیت تحت تأثیر ماهیت حلال و املاح است. بیشترین حلالیت زمانی حاصل می شود که "شبیه در مشابه حل شود" - یک اصل (قانون) که توسط کیمیاگران ایجاد شده است.

ترکیبات قطبی و یونی، به عنوان یک قاعده، به خوبی در حلال های قطبی حل می شوند، و غیر قطبی - در غیر قطبی. مثلاهیدروژن کلرید، که مولکول های آن قطبی هستند، به خوبی در آب حل می شود، اما در بنزن ضعیف است. بنزن در اتر بسیار محلول است، اما با آب مخلوط نمی شود. از دیدگاه علمی، این با نظریه پیوند شیمیایی توضیح داده می شود.

موادی با همان نوع نیروهای جاذبه بین مولکولی تمایل به حل شدن متقابل دارند. این تعمیم به شکل ساده تری فرموله شده است: مانند به مانند حل می شود.مواد غیر قطبی در حلال های غیر قطبی محلول هستند، در حالی که مواد یونی و قطبی در حلال های قطبی محلول هستند، جامدات کووالانسی (چارچوبی) مانند الماس یا کوارتز در حلال های قطبی یا غیر قطبی حل نمی شوند. نیروهای بین مولکولی در این مواد بسیار قوی هستند.

2. از تأثیر دما.با افزایش دما، حلالیت تقریباً تمام جامدات در مایعات افزایش می یابد. رابطه بین حلالیت و دما به شکل منحنی حلالیت نشان داده شده است.

انحلال مایعات در مایعات (قابل امتزاج) با افزایش دما افزایش می یابد.

وابستگی به دمای حلالیت مایعات با قابلیت اختلاط محدود پیچیده است. برای آنها، با تغییر دما، حلالیت محدود می تواند نامحدود شود و بالعکس Tcr (دمای بحرانی) برای سیستم آب/فنل 66.4 0 C است

حلالیت گازها در مایعات با افزایش دما کاهش می یابد، زیرا فرآیند انحلال تقریباً همیشه با انتشار گرما همراه است - این فرآیند گرمازا است (ΔH sol.<0), Эту закономерность часто используют для удаления растворенных газов из воды (например С0 2) простым кипячением.

کاهش دما باعث انحلال گازها می شود.

در مایعات آلی، انحلال گاز اغلب با یک فرآیند گرماگیر همراه است (انحلال ΔH > 0). بنابراین حلالیت با افزایش دما افزایش می یابد. مثلا،انحلال گازهای نجیب در حلال های آلی با جذب گرما (هلیوم و نئون در استون، بنزن، اتانول، سیکلوهگزان) همراه است.

3. از تأثیر فشار.فشار بر حلالیت جامدات و مایعات در مایعات تأثیر چندانی ندارد، زیرا فرآیند انحلال با تغییر قابل توجهی در حجم و غلظت همراه نیست (در فشارهای بیشتر از 1000 اتمسفر کمی تغییر می کند).

هنگامی که یک گاز در مایع حل می شود، حجم سیستم به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین، افزایش فشار طبق اصل Le Chatelier-Brown باید منجر به تغییر تعادل به سمت راست شود، یعنی افزایش حلالیت گاز. اگر گازی در مایع معین کمی محلول باشد و فشار آن کم باشد، حلالیت گاز متناسب با فشار آن است. این وابستگی توسط قانون هنری (1803) بیان می شود:

قانون هنری – در دمای ثابت، حلالیت گاز در مایع با فشار آن در بالای مایع نسبت مستقیم دارد.

جایی که C غلظت گاز در یک محلول اشباع، mol/l است.

کیلوگرم - ثابت هانری برای گاز، mol/l·Pa ثابت هانری به ماهیت گاز، حلال و دما بستگی دارد.

p – فشار گاز بالای مایع (فشار جزئی)، Pa

گاز به طور نامحدود در مایع حل نمی شود. در غلظت گاز معین Cm، تعادل برقرار می شود:

قانون هنری فقط برای محلول های نسبتا رقیق، در فشارهای کم و عدم وجود برهمکنش شیمیایی بین مولکول های گاز محلول و حلال معتبر است.

در مورد انحلال مخلوطی از گازها در مایع، فشار جزئی P i یک جزء معین در بیان ریاضی قانون هنری به جای فشار بالای محلول جایگزین می شود.

تحت فشار جزئی قطعهنسبت فشار جزء از فشار کل مخلوط گاز را درک کنید: P i / P کل

1. فشار جزئی جزء با استفاده از فرمول P i = P کل x (X i) محاسبه می شود.

2. که p i فشار جزئی جزء X i است.

3. ptot - فشار کل مخلوط گاز.

4. x(X i) – کسر مولی جزء iام.

با مطالعه حلالیت گازها در مایعات در حضور الکترولیت ها، پزشک فیزیولوژیست روسی I.M. Sechenov (1829-1905) الگوی زیر را ایجاد کرد (قانون Sechenov): حلالیت گازها در مایعات در حضور الکترولیت ها کاهش می یابد. گازها آزاد می شوند.

در زندگی روزمره، مردم به ندرت با آن مواجه می شوند. بیشتر اشیا مخلوطی از مواد هستند.

محلولی است که در آن اجزاء به طور یکنواخت مخلوط شوند. با توجه به اندازه ذرات انواع مختلفی از آنها وجود دارد: سیستم های درشت، محلول های مولکولی و سیستم های کلوئیدی که اغلب به آنها سل می گویند. این مقاله به مولکولی (یا حلالیت مواد در آب - یکی از شرایط اصلی مؤثر بر تشکیل ترکیبات) می پردازد.

حلالیت مواد: چیست و چرا لازم است؟

برای درک این موضوع، باید حلالیت مواد را بدانید. به عبارت ساده، توانایی یک ماده برای ترکیب با ماده دیگر و تشکیل یک مخلوط همگن است. اگر از منظر علمی به آن بپردازیم، می توانیم تعریف پیچیده تری را در نظر بگیریم. حلالیت مواد توانایی آنها برای تشکیل ترکیبات همگن (یا ناهمگن) با توزیع پراکنده اجزا با یک یا چند ماده است. چندین دسته از مواد و ترکیبات وجود دارد:

• محلول؛
• کم محلول؛
• نامحلول

معیار حلالیت یک ماده چه چیزی را نشان می دهد؟

محتوای یک ماده در یک مخلوط اشباع معیاری برای حلالیت آن است. همانطور که در بالا ذکر شد، برای همه مواد متفاوت است. محلول آنهایی هستند که می توانند بیش از 10 گرم از خود را در هر 100 گرم آب رقیق کنند. دسته دوم در شرایط مشابه کمتر از 1 گرم است. آنهایی که در آنها کمتر از 0.01 گرم از جزء وارد مخلوط می شود عملا نامحلول هستند. در این حالت ماده نمی تواند مولکول های خود را به آب منتقل کند.

ضریب حلالیت چیست؟

ضریب حلالیت (k) نشانگر حداکثر جرم یک ماده (g) است که می تواند در 100 گرم آب یا ماده دیگر رقیق شود.

حلال ها

این فرآیند شامل یک حلال و یک املاح است. اولی از این جهت متفاوت است که در ابتدا در همان حالت انباشتگی مخلوط نهایی است. به عنوان یک قاعده، در مقادیر بیشتری مصرف می شود.

با این حال، بسیاری از مردم می دانند که آب در شیمی جایگاه ویژه ای دارد. قوانین جداگانه ای برای آن وجود دارد. محلولی که در آن H 2 O وجود دارد، آبی نامیده می شود. هنگامی که در مورد آنها صحبت می شود، یک مایع یک استخراج کننده است حتی اگر در مقادیر کمتر باشد. به عنوان مثال محلول 80٪ اسید نیتریک در آب است. نسبت‌ها در اینجا مساوی نیستند اگرچه نسبت آب کمتر از اسید است، اما این نادرست است که این ماده را محلول 20٪ آب در اسید نیتریک نامید.

مخلوط هایی هستند که حاوی H 2 O نیستند. آنها را غیر آبی می نامند. چنین محلول های الکترولیت هادی یونی هستند. آنها حاوی یک یا مخلوطی از استخراج کننده ها هستند. آنها حاوی یون و مولکول هستند. آنها در صنایعی مانند پزشکی، تولید مواد شیمیایی خانگی، آرایشی و بهداشتی و سایر زمینه ها استفاده می شوند. آنها می توانند چندین ماده مورد نظر را با حلالیت های مختلف ترکیب کنند. اجزای بسیاری از محصولاتی که به صورت خارجی استفاده می شوند آبگریز هستند. به عبارت دیگر تعامل خوبی با آب ندارند. اینها می توانند فرار، غیر فرار و ترکیبی باشند. در حالت اول، مواد آلی چربی ها را به خوبی حل می کنند. مواد فرار شامل الکل ها، هیدروکربن ها، آلدئیدها و غیره است. آنها اغلب در مواد شیمیایی خانگی گنجانده می شوند. موارد غیر فرار اغلب برای تهیه پماد استفاده می شود. اینها روغن های چرب، پارافین مایع، گلیسیرین و غیره هستند. ترکیبی - مخلوطی از فرار و غیر فرار، به عنوان مثال، اتانول با گلیسیرین، گلیسیرین با دیمکسید. آنها همچنین ممکن است حاوی آب باشند.

انواع محلول ها بر اساس درجه اشباع

محلول اشباع مخلوطی از مواد شیمیایی حاوی حداکثر غلظت یک ماده در حلال در دمای معین است. دیگر طلاق نمی گیرد. در آماده سازی جامد، بارش محسوس است که با آن در تعادل دینامیکی است. این مفهوم به معنای حالتی است که در طول زمان به دلیل وقوع همزمان در دو جهت مخالف (واکنش‌های رو به جلو و معکوس) با سرعت یکسان باقی می‌ماند.

اگر یک ماده هنوز بتواند در دمای ثابت تجزیه شود، پس این محلول غیراشباع است. آنها مقاوم هستند. اما اگر به افزودن ماده ای به آنها ادامه دهید، در آب (یا مایع دیگر) رقیق می شود تا به حداکثر غلظت خود برسد.

نوع دیگر اشباع بیش از حد است. حاوی املاح بیشتری نسبت به دمای ثابت است. با توجه به این واقعیت که آنها در یک تعادل ناپایدار هستند، تبلور زمانی رخ می دهد که آنها از نظر فیزیکی در معرض دید قرار گیرند.

چگونه محلول اشباع شده را از غیر اشباع تشخیص دهیم؟

انجام این کار بسیار آسان است. اگر ماده جامد باشد، در یک محلول اشباع شده می توان رسوب را مشاهده کرد. در این حالت، عصاره‌گیر ممکن است غلیظ شود، مثلاً آب در یک ترکیب اشباع که شکر به آن اضافه شده است.
اما اگر شرایط را تغییر دهید، دما را افزایش دهید، دیگر اشباع در نظر گرفته نمی شود، زیرا در دمای بالاتر حداکثر غلظت این ماده متفاوت خواهد بود.

تئوری های تعامل بین اجزای راه حل

سه نظریه در مورد برهمکنش عناصر در یک مخلوط وجود دارد: فیزیکی، شیمیایی و مدرن. نویسندگان اولی سوانته آگوست آرنیوس و ویلهلم فردریش استوالد هستند. آنها فرض کردند که به دلیل انتشار، ذرات حلال و املاح به طور یکنواخت در کل حجم مخلوط توزیع شده اند، اما هیچ برهمکنشی بین آنها وجود نداشت. نظریه شیمیایی ارائه شده توسط دیمیتری ایوانوویچ مندلیف برعکس آن است. بر اساس آن در اثر فعل و انفعالات شیمیایی بین آنها، ترکیبات ناپایداری با ترکیب ثابت یا متغیر به وجود می آید که به آنها solvates می گویند.

در حال حاضر از نظریه ترکیبی ولادیمیر الکساندرویچ کیستیاکوفسکی و ایوان آلکسیویچ کابلوکف استفاده می شود. این ترکیب فیزیکی و شیمیایی است. تئوری مدرن بیان می کند که در محلول هم ذرات غیر متقابل مواد و هم محصولات برهمکنش آنها - حلول ها وجود دارد که وجود آنها توسط مندلیف اثبات شده است. هنگامی که استخراج کننده آب باشد به آنها هیدرات می گویند. پدیده ای که در آن حلالات (هیدرات ها) تشکیل می شوند، حل شدن (هیدراتاسیون) نامیده می شود. بر تمام فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی تأثیر می گذارد و خواص مولکول ها را در مخلوط تغییر می دهد. حل‌پذیری به این دلیل اتفاق می‌افتد که پوسته حل‌شونده، متشکل از مولکول‌های استخراج‌کننده نزدیک به آن، مولکول املاح را احاطه کرده است.

عوامل موثر بر حلالیت مواد

ترکیب شیمیایی مواد.قاعده "مثل، مانند را جذب می کند" در مورد معرف ها نیز صدق می کند. موادی با خواص فیزیکی و شیمیایی مشابه می توانند یکدیگر را سریعتر حل کنند. به عنوان مثال، ترکیبات غیر قطبی به خوبی با ترکیبات غیر قطبی تعامل دارند. مواد با مولکول های قطبی یا ساختار یونی در مواد قطبی، به عنوان مثال، در آب رقیق می شوند. نمک ها، قلیایی ها و سایر اجزا در آن تجزیه می شوند، و غیر قطبی - برعکس. می توان مثال ساده ای زد. برای تهیه محلول اشباع شکر در آب، نسبت به نمک به مقدار بیشتری ماده نیاز دارید. چه مفهومی داره؟ به عبارت ساده تر، می توانید قند بیشتری به آب اضافه کنید تا نمک.

درجه حرارت.برای افزایش حلالیت جامدات در مایعات، باید دمای استخراج کننده را افزایش دهید (در بیشتر موارد کار می کند). می توانید این مثال را نشان دهید. اگر مقداری سدیم کلرید (نمک) را در آب سرد قرار دهید، این فرآیند زمان زیادی می برد. اگر همین کار را با یک محیط داغ انجام دهید، انحلال بسیار سریعتر اتفاق می افتد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که به دلیل افزایش دما، انرژی جنبشی افزایش می یابد که مقدار قابل توجهی از آن اغلب صرف شکستن پیوندهای بین مولکول ها و یون های یک ماده جامد می شود. با این حال، هنگامی که دما در مورد نمک های لیتیوم، منیزیم، آلومینیوم و قلیایی افزایش می یابد، حلالیت آنها کاهش می یابد.

فشار.این عامل فقط بر گازها تأثیر می گذارد. حلالیت آنها با افزایش فشار افزایش می یابد. پس از همه، حجم گازها کاهش می یابد.

تغییر نرخ انحلال

این شاخص را نباید با حلالیت اشتباه گرفت. به هر حال، تغییرات در این دو شاخص تحت تأثیر عوامل مختلفی است.

درجه تکه تکه شدن املاح.این عامل بر حلالیت جامدات در مایعات تأثیر می گذارد. در حالت کامل (قطعه)، رقیق شدن ترکیب بیشتر از ترکیبی که به قطعات کوچک شکسته می شود، طول می کشد. بیایید یک مثال بزنیم. حل شدن یک تکه جامد نمک در آب بسیار بیشتر از نمک به شکل ماسه طول می کشد.

سرعت هم زدن.همانطور که مشخص است، این فرآیند را می توان با هم زدن کاتالیز کرد. سرعت آن نیز مهم است، زیرا هر چه بیشتر باشد، ماده سریعتر در مایع حل می شود.

چرا باید حلالیت مواد جامد در آب را بدانید؟

اول از همه، چنین نمودارهایی برای حل صحیح معادلات شیمیایی مورد نیاز است. جدول حلالیت بار تمام مواد را نشان می دهد. دانستن آنها برای نوشتن درست معرف ها و ترسیم معادله یک واکنش شیمیایی ضروری است. حلالیت در آب نشان می دهد که آیا یک نمک یا پایه می توانند جدا شوند. ترکیبات آبی که جریان را هدایت می کنند حاوی الکترولیت های قوی هستند. نوع دیگری نیز وجود دارد. آنهایی که جریان ضعیفی را هدایت می کنند، الکترولیت ضعیف در نظر گرفته می شوند. در حالت اول، اجزاء موادی هستند که به طور کامل در آب یونیزه می شوند. در حالی که الکترولیت های ضعیف این شاخص را فقط تا حد کمی نشان می دهند.

معادلات واکنش شیمیایی

چندین نوع معادله وجود دارد: مولکولی، یونی کامل و یونی کوتاه. در واقع آخرین گزینه شکل کوتاه شده مولکولی است. این پاسخ نهایی است. معادله کامل واکنش دهنده ها و محصولات واکنش را فهرست می کند. حال نوبت به جدول حلالیت مواد می رسد. ابتدا باید بررسی کنید که آیا واکنش امکان پذیر است یا خیر، یعنی آیا یکی از شرایط واکنش برآورده شده است یا خیر. تنها 3 مورد از آنها وجود دارد: تشکیل آب، انتشار گاز و رسوب. اگر دو شرط اول برآورده نشد، باید مورد آخر را بررسی کنید. برای انجام این کار، باید به جدول حلالیت نگاه کنید و دریابید که آیا محصولات واکنش حاوی نمک یا پایه نامحلول هستند یا خیر. اگر آنجا باشد، پس رسوب خواهد بود. در مرحله بعد، برای نوشتن معادله یونی به یک جدول نیاز دارید. از آنجایی که تمام نمک ها و بازهای محلول الکترولیت های قوی هستند، به کاتیون ها و آنیون ها تجزیه می شوند. در مرحله بعد، یون های بی بند و بار لغو می شوند و معادله به صورت مختصر نوشته می شود. مثال:

1. K2SO4 +BaCl2 =BaSO4 ↓+2HCl،
2. 2K+2SO 4 +Ba+2Cl=BaSO4 ↓+2K+2Cl،
3. Ba+SO4=BaSO 4 ↓.

بنابراین جدول حلالیت مواد یکی از شرایط کلیدی برای حل معادلات یونی است.

یک جدول دقیق به شما کمک می کند تا متوجه شوید که برای تهیه یک مخلوط اشباع چه مقدار از یک جزء را باید مصرف کنید.

جدول حلالیت

این همان چیزی است که یک جدول ناقص آشنا به نظر می رسد. مهم است که دمای آب در اینجا نشان داده شود، زیرا یکی از عواملی است که قبلاً در بالا به آن پرداختیم.

چگونه از جدول حلالیت برای مواد استفاده کنیم؟

جدول حلالیت مواد در آب یکی از دستیاران اصلی یک شیمیدان است. این نشان می دهد که چگونه مواد و ترکیبات مختلف با آب تعامل دارند. حلالیت جامدات در مایعات شاخصی است که بدون آن بسیاری از دستکاری های شیمیایی غیرممکن است.

استفاده از میز بسیار آسان است. خط اول شامل کاتیون ها (ذرات با بار مثبت) و خط دوم شامل آنیون ها (ذرات با بار منفی) است. بیشتر جدول توسط یک شبکه با نمادهای خاص در هر سلول اشغال شده است. اینها حروف "پ"، "م"، "ن" و علائم "-" و "؟" هستند.

• "P" - ترکیب حل می شود.
• "M" - کمی محلول؛
• "N" - حل نمی شود.
• "-" - اتصال وجود ندارد.
• "؟" - هیچ اطلاعاتی در مورد وجود اتصال وجود ندارد.

یک سلول خالی در این جدول وجود دارد - این آب است.

مثال ساده

حالا بیایید در مورد نحوه کار با چنین موادی صحبت کنیم. فرض کنید باید دریابید که آیا نمک MgSo 4 (سولفات منیزیم) در آب محلول است یا خیر. برای این کار باید ستون Mg 2+ را پیدا کرده و تا خط SO 4 2- پایین بروید. در تقاطع آنها یک حرف P وجود دارد که به معنای محلول بودن ترکیب است.

نتیجه

بنابراین، ما موضوع حلالیت مواد در آب و موارد دیگر را بررسی کرده ایم. بدون شک این دانش در مطالعه بیشتر شیمی مفید خواهد بود. از این گذشته ، حلالیت مواد در آنجا نقش مهمی دارد. در حل معادلات شیمیایی و مسائل مختلف مفید خواهد بود.