что такое коэффициент растворимости

Урок №32. Вода — растворитель. Растворы.

Растворы – это однородные гомогенные системы, состоящие из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. Растворенное вещество равномерно распределено в растворителе. Раствор может состоять из двух и более компонентов.

Растворы по агрегатному состоянию бывают жидкие (раствор соли, кровь), твердые (сплавы металлов) и газообразные (воздух).

Растворитель – это то вещество, которое не изменяет агрегатное состояние при растворении. В случае смешения веществ с одинаковым агрегатным состоянием (жидкость-жидкость, газ-газ, твердое-твердое) растворителем считается тот компонент, содержание которого больше.

Образование раствора зависит от характера взаимодействия частиц растворителя и растворенного вещества, и их природы.

В школьном курсе рассматриваются преимущественно растворы электролитов (растворы с электропроводимостью). В курсе ВУЗов рассматриваются также истинные и коллоидные растворы, золи и другие системы.

Раствор, содержащий растворенного вещества больше, чем его должно быть в данных условиях в насыщенном растворе, называется пересыщенным. Пересыщенные растворы представляют собой неустойчивые, неравновесные системы, в которых наблюдается самопроизвольный переход в равновесное состояние. При этом выделяется избыток растворенного вещества, и раствор становится насыщенным.

Насыщенный раствор – это раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется.

Суспензией называют взвесь, в которой мелкие частицы твёрдого вещества равномерно распределены между молекулами воды.

Эмульсией называют взвесь, в которой мелкие капельки какой-либо жидкости распределены между молекулами другой жидкости.

По способности растворяться вещества условно делят на:

малорастворимые (от 0,001 до 1 грамма растворенного вещества на 100 грамм растворителя);

растворимые (больше 1 г растворенного вещества на 100 г растворителя);

нерастворимые (менее 0,001 г растворенного вещества на 100 г растворителя).

При попадании в воду вещество может:

1. раствориться в воде, то есть перемешаться с ней на атомно-молекулярном уровне;

2. химически прореагировать с водой;

3. не раствориться в воде и химически не прореагировать.

Одни вещества хорошо растворяются в воде, другие мало, а третьи – не растворяются совсем.

Физический – разрушение структуры растворяемого вещества

Химический – образование гидратов (сольватов, если растворитель не вода), вследствие взаимодействия молекул растворителя с частицами растворённого вещества).

Если на разрушение кристаллической решётки затрачивается больше энергии, чем выделяется при образовании гидратов, то растворение сопровождается охлаждением раствора (NH 4 NO 3 ; KNO 3 ), а если меньше – нагреванием (приготовление растворов щелочей, кислот).

Растворение газов и жидкостей не сопровождается разрушением кристаллической решётки, поэтому такие процессы растворения всегда экзотермические.

Тепловые эффекты растворения подавляющего большинства веществ незначительны, потому не заметны.

Растворимость увеличивается с ростом температуры (бывают исключения). Вы прекрасно знаете, что удобнее и быстрее растворять сахар в горячей, а не в холодной воде.

Попробуйте сами определить растворимость веществ (см. Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде).

Растворимость веществ

По растворимости в воде все вещества делятся на три группы:

1) хорошо растворимые, 2) малорастворимые и 3) практически нерастворимые.

Многие вещества в воде растворяются весьма хорошо. Примером таких веществ могут служить сахар, медный купорос, гидроксид натрия (твердые вещества), спирт, ацетон (жидкие вещества), хлороводород, аммиак (газообразные вещества).

Из приведенных примеров следует, что растворимость прежде всего зависит от природы веществ. Кроме того, она зависит также от температуры и давления. Сам процесс растворения обусловлен взаимодействием частиц растворимого вещества и растворителя; это самопроизвольный процесс.

По соотношению преобладания числа частиц, переходящих в раствор и удаляющихся из раствора, различают растворы насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные. С другой стороны, по относительным количествам растворенного вещества и растворителя растворы подразделяют на разбавленные и концентрированные.

Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, т. е. раствор, находящийся в равновесии с растворяемым веществом, называют насыщенным, а раствор, в котором еще можно растворить добавочное количество данного вещества, — ненасыщенным.

Источник

Понятие о растворах. Растворимость веществ

Растворы — гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или несколько компонентов.

Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из растворителя (жидкости) и растворенных веществ (газообразных, жидких, твердых):

Жидкие растворы могут быть водные и неводные. Водные растворы — это растворы, в которых растворителем является вода. Неводные растворы — это растворы, в которых растворителями являются другие жидкости (бензол, спирт, эфир и т. д.). На практике чаще применяются водные растворы.

Растворение веществ

Растворение — сложный физико-химический процесс. Разрушение структуры растворяемого вещества и распределение его частиц между молекулами растворителя — это физический процесс. Одновременно происходит взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества, т.е. химический процесс. В результате этого взаимодействия образуются сольваты.

Сольваты — продукты переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.

Если растворителем является вода, то образующиеся сольваты называются гидратами. Процесс образования сольватов называется сольватацией. Процесс образования гидратов называется гидратацией. Гидраты некоторых веществ можно выделить в кристаллическом виде при выпаривании растворов. Например:

Что представляет собой и как образуется кристаллическое вещество синего цвета? При растворении в воде сульфата меди (II) происходит его диссоциация на ионы:

Образующиеся ионы взаимодействуют с молекулами воды:

При выпаривании раствора образуется кристаллогидрат сульфата меди (II) — CuSО₄ • 5Н₂О.

Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами. Вода, входящая в их состав, называется кристаллизационной водой. Примеры кристаллогидратов:

Впервые идею о химическом характере процесса растворения высказал Д. И. Менделеев в разработанной им химической (гидратной) теории растворов (1887 г.). Доказательством физико-химического характера процесса растворения являются тепловые эффекты при растворении, т. е. выделение или поглощение теплоты.

Тепловой эффект растворения равен сумме тепловых эффектов физического и химического процессов. Физический процесс протекает с поглощением теплоты, химический — с выделением.

Если в результате гидратации (сольватации) выделяется больше теплоты, чем ее поглощается при разрушении структуры вещества, то растворение — экзотермический процесс. Выделение теплоты наблюдается, например, при растворении в воде таких веществ, как NaOH, AgNО₃, H₂SО₄, ZnSО₄ и др.

Если для разрушения структуры вещества необходимо больше теплоты, чем ее образуется при гидратации, то растворение — эндотермический процесс. Это происходит, например, при растворении в воде NaNО₃, KCl, K₂SO₄, KNO₂, NH₄Cl и др.

Растворимость веществ

Мы знаем, что одни вещества хорошо растворяются, другие — плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы.

Насыщенный раствор — это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре.

Ненасыщенный раствор — это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.

Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости. Коэффициент растворимости показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 мл растворителя при данной температуре.

Растворимость выражают в граммах на литр (г/л).

По растворимости в воде вещества делят на 3 группы:

Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде:

Растворимость веществ зависит от природы растворителя, от природы растворенного вещества, температуры, давления (для газов). Растворимость газов при повышении температуры уменьшается, при повышении давления — увеличивается.

Зависимость растворимости твердых веществ от температуры показывают кривые растворимости. Растворимость многих твердых веществ увеличивается при повышении температуры.

По кривым растворимости можно определить: 1) коэффициент растворимости веществ при различных температурах; 2) массу растворенного вещества, которое выпадает в осадок при охлаждении раствора от t₁ o C до t₂ o C.

Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его насыщенного раствора называется перекристаллизацией. Перекристаллизация используется для очистки веществ.

Источник

Коэффициент растворимости

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

онятие растворимости можно рассматривать с двух сторон — качественной и количественной. Качественно под растворимостью понимают способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Количественно растворимость характеризуют концентрацией растворенного вещества в его насыщенном растворе при данной температуре. Численно растворимость может быть выражена теми же способами, что и концентрация: в массовых долях (%), в моль ит. п., но чаще всего ее выражают количеством граммов растворенного вещества в 100 г растворителя — параметром, который носит название коэффициента растворимости.

Для раствора, коэффициент растворимости которого равен К, массовая доля (%) растворенного вещества равна: ш

«к+Тоо’100%’ Растворимость веществ, которая в различных растворителях меняется в широких пределах, определяется рядом факторов. Первый из них — увеличение хаотичности, неупорядоченности при образовании растворов, способствует переходу растворенного вещества в раствор. Второй фактор — энергетические затраты на отрыв частиц от кристаллической решетки растворяемого вещества и возрастание энергии при растворении.

Энергетический фактор препятствует переходу растворенного вещества в раствор. Значение равновесной концентрации растворенного вещества в растворе будет определяться совместным действием этих двух факторов. В свою очередь, влияние названных факторов зависит от природы растворителя, природы растворяемых веществ, их агрегатного состояния и внешних условий (температуры, давления и др.).

Анализ зависимости растворимости любого вещества в растворителях различной природы наглядно иллюстрирует влияние на растворимость природы растворителя. Влияние природы растворяемых веществ можно показать на следующих примерах. Так, почти все соли щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде, например нитраты, хлориды (кроме хлоридов серебра, ртути, свинца) и сульфаты (кроме сульфатов щелочноземельных металлов и свинца).

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Для переходных металлов характерна небольшая растворимость сульфидов, фосфатов, карбонатов и некоторых других солей, а также их гидроксидов. Более подробно влияние этого фактора иллюстрирует таблица растворимости веществ (см. Приложение). Анализируя растворимость веществ различного агрегатного состояния, следует отметить, что при растворении твердых и жидких веществ объем раствора обычно изменяется незначительно.

Поэтому растворимость твердых и жидких веществ, как правило, не зависит от давления. При растворении газообразных веществ объем системы существенно уменьшается, и это предопределяет зависимость их растворимости от давления, причем повышение давления в соответствии с принципом Jle Шателье приводит к увеличению растворимости газа. Растворимость веществ во всех агрегатных состояниях зависит от температуры. Как, правило, растворимость твердых веществ с увеличением температуры возрастает (AgN03, KI, NH4C1).

Однако имеются вещества, растворимость которых при увеличении температуры возрастает очень незначительно (NaCl) или даже уменьшается (Са(ОН)2, Li2S04, Са(СН3СОО)2. По принципу Jle Шателье между веществом в кристаллическом состоянии и его насыщенным раствором имеет место равновесие: кристалл + растворитель насыщенный раствор ± ДН В тех случаях, когда процесс растворения эндотермичен, т. е. количество энергии, идущей на разрушение кристаллической решетки веществ не полностью компенсируется энергией, выделяющейся при образовании гидратов (сольва-тов), повышение температуры ведет к увеличению растворимости.

Ясно, что экзотермичность процесса растворения приведет к понижению растворимости при повышении температуры. Зависимость между растворимостью и температурой изображают как в виде табличных данных, так и в графической форме — в виде кривых растворимости. Рассматривая растворимость жидкостей, отметим, что некоторые из них смешиваются с растворителем в любых соотношениях, например спирт и вода, другие — ограниченно растворимы — бензол и вода.

В случае ограниченной растворимости жидкости взаимно растворимы друг в друге до насыщения при данной температуре. Так, если смешать гексан с водой, то образуется два слоя: верхний представляет собой насыщенный раствор воды в гексане, а нижний — насыщенный раствор гексана в воде. В большинстве подобных случаев с повышением температуры взаимная растворимость жидкостей увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута температура, при которой обе жидкости смешиваются в любых пропорциях.

Растворение газов почти всегда сопровождается выделением теплоты.

Согласно принципу Jle Шателье, повышение температуры понижает растворимость газов, поэтому при кипячении газы полностью удаляится из растворов. Решение задач по теме ♦ Растворимость» водится или к определению растворимости веществ в изотермических условиях (по известным данным о содержании раство- ренного вещества), или к определению количества вещества, выпадающего в осадок, либо растворяющегося в системе «вещество-растворитель» при изменении температуры раствора.

96,65 Г’ 3) Рассчитаем количество соли, которое необходимо добавить к раствору при 20 °С, чтобы он остался насыщенным при 100 °С: Вопросы и задачи для самостоятельного решения L Какой взгляд на природу растворов предложил Д. И. Менделеев, в каких фактах он видел подтверждение своей теории? 2. Каковы современные взгляды на процесс растворения? 3. Какие факторы влияют на растворимость веществ?

4. Какую роль в процессе растворения играет растворитель и чем объясняется избирательность его действия на растворимые вещества? 5. Как можно объяснить различные значения тепловых эффектов процесса растворения твердых веществ? 6. Что следует понимать под терминами «растворимость», ♦ коэффициент растворимости»? 7. В какой зависимости находятся коэффициенты растворимости твердых веществ от температуры, как эту зависимость обычно выражают? Растворимость дихромата калия при 20 °С составляет 11,0 г. Определите массовую долю (%) насыщенного раствора соли. Ответ: 9,91 %.

9. Массовая доля (%) насыщенного при 20 °С раствора нитрата бария равна 8,25%. Найдите коэффициент растворимости соли. Ответ: 9 г. 10. При охлаждении 500 г раствора с массовой долей соли 12 % часть растворенного вещества выпала в осадок и концентрация раствора стала равной 8 %. Чему равна масса выпавшей в осадок соли? Ответ: 21,8 г. 11. При охлаждении насыщенного при 80 °С раствора до 20 °С выкристаллизовалось 150 г соли.

Какова была масса исходного раствора, если растворимость соли при 80 и 20 °С соответственно составляет 35 и 6,5 г? Ответ: 710,5 г. 12. Определить концентрацию раствора и количество воды, в которой можно растворить при 40 °С 200 г соли, содержащей 80 % сульфата калия, если растворимость сульфата калия при этой температуре равна 64 г. Ответ: 39 %; 250 г. 13.

Определить количество воды, в которой можно растворить при 80 °С 950 г соли, содержащей 84,58 % кристаллогидрата хлорида магния, если растворимость безводного хлорида магния при этой температуре равна 66 г. Ответ: 569^7 г. 14. Растворимость сульфата меди при 20 °С равна 20,2 г, а при 100 °С— 77 г. Определите массу сульфата меди, выпадающего в осадок при охлаждении 165 г раствора от 100 до 20 °С. Ответ: 54,2 г. 15. Растворимость хлората калия при 70 °С равна 30,2 г, а при 30 °С — 10,1 г. Определите массу соли, выпадающей в осадок при охлаждении до 30 °С 350 г насыщенного при 70 °С раствора. Ответ: 54 г.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник

Таблица ⭐️ растворимости по химии

Растворимость

Растворимость — это свойство вещества образовывать с различными растворителями гомогенные смеси. Количество растворяемого вещества, необходимое для получения насыщенного раствора и определяет растворимость этого вещества.

В связи с этим растворимость имеет ту же меру, что и состав, например, массовая доля растворенного вещества в его насыщенном растворе или количество растворенного вещества в его насыщенном растворе.

Все вещества с точки зрения его растворимости можно классифицировать на:

Известно, что если полярность растворяемого вещества схожа с полярностью растворителя, то оно скорее всего растворится. Если же полярности разные, то с большой долей вероятности раствора не получится. Почему же так происходит?

Видео

Влияние условий на растворимость

Для определения качественной растворимости часто используется эмпирическое правило «». Это правило разные источники объясняют немного по-разному: растворяются в полярных растворителях, вещества имеющие хорошо растворяются в растворителях с гидроксильными группами и т. п.

Зависимость отприроды растворенного вещества ирастворителя

Растворитель — не просто инертная среда, позволяющая молекулам и ионам свободно двигаться и сталкиваться между собой: порой он может активно вмешиваться в ход химической реакции, например, уменьшить концентрацию ионов. В ходе реакции с молекулами растворителя они могут превратиться в газообразные соединения, которые улетучатся из раствора. Также под влиянием растворителя ионы могут связываться в малодиссоциированное соединение. В качестве примера можно привести малорастворимые гидроксиды металлов, которые растворяются в кислотах.

Химические реакции в неводных растворах, например, с участием солей в жидком аммиаке часто протекают совсем иначе, нежели в воде, поскольку растворимость одних и тех же веществ в разных жидкостях различается. Значительно меняются при смене растворителя и кислотно-основные свойства веществ.

Если соединить расплавленные металлы, то получившаяся жидкость тоже будет считаться раствором. Введение второго компонента снижает температуру плавления всей смеси. Но если разница атомных радиусов двух металлов невелика, меньше 15%, а температуры плавления этих металлов различаются не более чем на 27%, то при затвердевании жидкого сплава образуется так называемый твердый раствор. В нем атомы обоих металлов, как и в жидкости, будут относительно равномерно перемешаны, а температура плавления этого сплава будет зависеть от соотношения компонентов. Электропроводность металлических сплавов обычно меньше, чем у каждого из металлов по отдельности, твердость при этом больше.

Влияние природы растворенного вещества и растворителя на растворимость выражается эмпирическим правилом «подобное растворяется в подобном», что в переводе на язык современной химии означает, что полярные вещества хорошо растворяются в полярных растворителях, а неполярные — в неполярных. Например, вода является полярным растворителем, в ней хорошо растворяется серная кислота с полярными молекулами H2SO4, но неполярный водород Н2 растворяется плохо.

Массовая доля растворенного вещества

Для обозначения соотношения растворенного вещества и растворителя в растворе используется понятие «концентрация».

Концентрация — это величина, определяемая количеством или массой растворенного вещества в единице объема или массы раствора.

Рассмотрим массовую долю растворенного вещества, или процентную концентрацию. В зависимости от количества растворенного вещества растворы подразделяются на разбавленные и концентрированные. Концентрация веществ выражается массовой долей растворенного вещества в растворе и молярной концентрацией. Вначале рассмотрим процентную концентрацию или массовую долю растворенного вещества в растворе.

В разбавленных растворах количество вещества меньше, чем в насыщенных растворах, а в концентрированных – больше. Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Она обозначается греческой буквой (омега). Массовую долю растворенного вещества выражают в долях единицы или в процентах. Процентная концентрация показывает, какая масса растворенного вещества содержится в 100 г раствора.

Если взять определенный объем раствора, то его массу можно выразить следующим образом:

где – плотность раствора в г/мл, г/

Тогда

Плотность раствора определяют с помощью ареометра (рис. 55, 56).

По этой формуле можно определить следующие величины:

Задача 1. Какова процентная концентрация раствора, если известно, что 20 г вещества содержится в 90 г раствора?

Задача 2. Определите процентную концентрацию раствора, полученного при растворении 45 г соли в 2200 мл воды = 1 г/мл).

Способы изменения концентрации раствора

Существует несколько способов изменения концентрации раствора: смешение двух растворов с известными концентрациями, разбавление или сгущение путем выпаривания и добавления растворенного вещества.

Определение концентрации раствора, полученного смешением двух растворов с известными концентрациями

Какова концентрация раствора, полученного смешением 400 г 10%-ного и 300 г 25%-ного растворов?

Находим общую массу раствора: m (3) = m (1) + m (2) =400 + 300 = 700 г

Находим общую массу растворенного вещества после смешения растворов: m (общ.) = m (1) + m (2) = 40 + 75 =115 г

Находим процентную концентрацию:

Определение концентрации раствора после разбавления

В лабораториях растворы нужной концентрации готовят путем разбавления концентрированных растворов. К 500 г 15%-ного раствора соли добавили 200 г воды. Опре делите процентную концентрацию полученного раствора.

Рассчитаем массу раствора после разбавления:

Определим массовую долю соли в растворе после добавления воды:

Источник