Растворимость веществ в воде

Содержание:

Растворимость веществ в воде

• Растворимость в воде Известно из практики использования понятия «растворимость», так как не все вещества одинаково растворяются в воде Из жизненного опыта мы знаем, что растворимость веществ не бесконечна.

• Раствор, в котором определенное вещество перестает растворяться при определенной температуре, называется насыщенным. Раствор, способный растворить дополнительное количество этого вещества, — ненасыщенным. Коэффициент растворимости или растворимости-это отношение массы вещества и объема растворителя к образованию насыщенного раствора при заданной температуре.

Количественно понятие «растворимость» определяется так: Людмила Фирмаль

Растворимость веществ очень разная. Для некоторых это может быть проигнорировано. Такие вещества считаются практически нерастворимыми. Поэтому, например, только хлорид серебра (I) AgCl 1,5×10-3 г растворяют в 1000 мл воды. Его растворимость составляет 0,0015 г/л. Схема 10 показывает примеры хорошо растворимых веществ, слаборастворимых веществ, почти нерастворимых веществ. Образец 10 Зависимость растворимости твердых веществ от температуры.

Рассмотрим, как повышение температуры влияет на растворимость твердых веществ. При приготовлении пищи обычно насыщенные 1 растворимость также может быть выражена в виде массовой доли (процента). ШШЯМШШжШж Shnnn Рисунок 39.Кривая растворимости некоторых солей. При новой температуре нагревают раствор сульфата натрия Na2S04, и при нагревании раствора это вещество становится все более и более растворенным по мере повышения температуры.

Увеличение растворимости с увеличением температуры характерно для большинства твердых веществ. Но с гипсом и известью, например, растворимость несколько снижается с повышением температуры в определенных пределах. Температурная зависимость растворимости можно представить графически (рис. 39).

• Если провести прямую линию по вертикальной и горизонтальной оси от любой точки. На кривой растворимости, то на ее пересечении температура и соответствующая растворимость вещества будут равны indicated. So например, согласно диаграмме растворимости, растворимость нитрата калия при 50°С составляет 830 г, а растворимость этого вещества при 70°с-1300 г.

Насыщенный охлаждением В растворе, растворимость большинства твердых веществ уменьшается, и они выделяются в виде кристаллов различной формы(рис. 40).Растворимость зависящего от температуры твердого вещества(рис.39) различна, поэтому на практике процесс кристаллизации используется для отделения одних веществ от других (стр. 9).

Этот процесс называется кристаллизацией. Кристаллизация происходит во время испарения раствора. Людмила Фирмаль

Если насыщенный раствор, например сульфат натрия, осторожно перелить в другую колбу и закрыть ватной пробкой, то кристаллы при охлаждении не осядут. Образуется пересыщенный раствор. Кристаллизация начинается с введения мелких кристаллов той же соли(рис. 41). Растворимость жидкостей и газов. Растворимость жидкостей, газов и твердых веществ в воде различна. Например, спирт и глицерин хорошо растворяются в воде (бензин и растительные масла образуют эмульсии, с. 62). Рисунок 40.

Форма Кристалла. Диаграмма 41.Кристаллизация от промаха Рассольный раствор. Водород и благородные газы (аргон, неон и др.) очень слабо растворимы в воде, в то время как некоторые газы, такие как хлоргидрат HCl и аммиак h4N, очень растворимы в воде. Растворимость газов увеличивается с понижением температуры и повышением давления. Вопрос 3-7 (стр. 67) для ответа. в К

Смотрите также:

Решение задач по химии

Если вам потребуется заказать решение по химии вы всегда можете написать мне в whatsapp.

Растворимость веществ в, воде — Справочник химика 21

    Растворимостью вещества в воде называется максимальное количество этого вещества, выраженное, например, в граммах, которое растворится в некотором количестве воды (например, 100 г) при некоторой температуре. Растворимость нитрата калия, например, может быть выражена в граммах на 100 г воды при определенной температуре. 

[c.53]

    Растворимость веществ в воде (в граммах безводного вещества в 100 г раствора) [c.208]

    Для химика-органика большое значение имеет знакомство с методами, позволяющими индивидуализировать и определять органические соединения. Еще более важным является для него глубокое понимание структурной формулы соединения он должен уметь по структурной формуле составить себе представление о физических и химических свойствах изображенного формулой соединения. Так, например, наличие в молекуле карбоксильной или аминогруппы свидетельствует о том, что вещество обладает кислым или, соответственно, основным характером большой вес углеводородной части молекулы указывает на малую растворимость вещества в воде и значительную растворимость его в органических растворителях. Обратное заключение можно сделать при большом числе гидроксильных или сульфо-групп. Из рассмотрения структурной формулы часто становятся ясными такие свойства соединения, как легкая окисляемость, способность подвергаться гидролитическому расщеплению наличие характерных хромофорных групп (азогруппы, хиноидные системы и др.) показывает, что соединение обладает окраской   [c.631]

    Экстрагированием называется метод разделения веществ, при котором вещество извлекают из водного раствора с помощью органического растворителя, не смешивающегося с водой, т. е. в основе метода лежит различная растворимость веществ в воде и в органических растворителях. Например, часто для определения иодидов исследуемый водный раствор обрабатывают подходящим окислителем и выделившийся иод извлекают органическим растворителем (хлороформом, бензолом, четыреххлористым углеродом и т. п.), так как иод значительно лучше растворяется в этих растворителях, чем в воде. 

[c.128]

    РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ [c.235]

    Растворение в воде. Обработку анализируемой смеси водой проводят при перемешивании и нагревании на водяной бане. Растворимость вещества в воде проверяют после отделения не-растворившегося остатка центрифугированием, выпаривая каплю центрифугата на (предметном стекле. Если вещество растворилось хотя бы частично, водную вытяжку повторяют до полного его растворения. [c.49]

    Медико-биологическое значение соединений с гидроксильной группой и их применение в народном хозяйстве. Введение гидроксильной группы в молекулу повышает растворимость вещества в воде и увеличивает его физиологическую активность (токсичность и наркотическое действие). Последняя возрастает с удлинением углеродной цепи, проходя через максимум при Се—Се, с ее разветвлением, а также при переходе от первичных спиртов к вторичным и третичным. Введение галогенов или кратных связей в молекулу спирта усиливает его наркотическое действие. 

[c.158]

    Растворимость веществ в воде при комнатной температуре 250 [c.4]

    Эта реакция более универсальна, чем реакция с бромом. Скорость ее зависит от растворимости вещества в воде. Если вещество нерастворимо в воде, реакцию ведут в ацетоне. Однако КМпОд окисляет вещества и других классов, например первичные и вторичные спирты, альдегиды, тиоспирты, ароматические амины, фенолы и др. [c.250]

    Растворимость веществ в воде 68—69, 173. [c.187]

    Различная растворимость веществ в воде и разный характер ее зависимости от температуры лежат в основе процесса перекристаллизации, который заключается в растворении вещества или смеси веществ и последующей его кристаллизации. Чем ниже температура, при которой проводится кристаллизация, тем большее количество осадка выделяется в твердую фазу. Если в насыщенном горячем растворе есть механические нерастворимые примеси, его фильтруют через воронку для горячего фильтрования. 

[c.32]

    Растворимость вещества в воде и других растворителях является их индивидуальной особенностью. Одни вещества растворяются хорошо, другие, наоборот, плохо. Растворимость большинства неорганических веществ в воде при нагревании, как правило, увеличивается. [c.31]

    Для понижения растворимости веществ в воде применяют разные методы, самым простым является осаждение спиртами. [c.300]

    Извлечение (экстракцию) растворителем очень часто применяют для выделения вещества из растворов или из смесей. При подборе растворителя руководствуются общим принципом накопление в молекуле гидроксильных, карбоксильных и аминогрупп обычно увеличивает растворимость вещества в воде, и, наоборот, накопление атомов галоида или углеводородных радикалов повышает растворимость в эфире и в неполярных органических растворителях— бензоле и т. п. 

[c.43]

    Растворимость веществ в воде [c.102]

    Растворимость веществ в воде в значительной мере зависит от температуры. Растворимость твердых веществ и жидкостей с повышением температуры, как правило, возрастает. Однако температурная зависимость растворимости разных веществ самая различная. Например, растворимость хлорида калия с увеличением температуры растет очень сильно, а хлорида натрия — незначительно. Растворимость анилина при обычной температуре очень мала, но выше 40° С он растворяется в воде в неограниченных количествах. Правда, имеются твердые вещества, растворимость которых с повышением температуры падает, например уксуснокислый кальций, известь и др. [c.126]

    Анализ полученного продукта, несмотря на его светло-желтую окраску, дает удовлетворительные результаты. Бесцветное вещество может быть получено путем повторного кипячения с угле.м, что однако заметно снижает выход вследствие значительной растворимости вещества в воде. 

[c.42]

    Эта реакция более универсальна, чем реакция с бромом. Скорость ее зависит от растворимости вещества в воде. Если вещество не раство- [c.215]

    Растворимость веществ в воде. Концентрация растворов. [c.150]

    Как влияет карбоксильная группа на растворимость веществ в воде  [c.192]

    При достаточной растворимости вещества в воде его можно вводить животным с питьевой водой из обычных автоматических поилок. Концентрацию раствора подбирают исходя из необходимой дозы и суточного потребления воды, которое для мышей составляет около 2 мл и для крыс около 10 мл в сутки. [c.273]

    Растворимость веществ в воде 150 Диссоциация солей, кислот и оснований в воде. Ионные уравнения. Условия 186 протекания реакций обмена до конца [c.1]

    При проверке растворимости веществ в воде следует определять реакцию раствора или суспензии на лакмус или фенолфталеин. [c.33]

    Кристаллизацию веществ из насыщенного раствора методом охлаждения проводят для таких веществ, у которых сильно различаются растворимости при разных температурах. Для веществ с мало различающейся растворимостью (например, ЫаС1 — см. табл. VI) этот метод мало эффективен. В таких случаях к водному раствору добавляют вещества, понижающие растворимость веществ в воде (например, спирт, ацетон, концентрированную соляную кислоту и др.). [c.50]

    Не растворимых веществ в воде, ие более. … в соляной кислоте, не более.  [c.395]

    Чем меньше растворимость вещества в воде, тем больше предельный коэффициент — -Сн,о)- Если концентрации выражены в миллимолях на 1 кг, то вычисление производится по формуле [c.146]

    К этому трудоемкому методу приходится прибегать в тех редких случаях, когда а) малая растворимость вещества в воде не позволяет применить потенциометрию или б) спектры поглощения молекул и ионов либо мало отличаются между собой, либо лежат за пределами надежного количественного измерения, что не позволяет применить спектрофотометрический метод. [c.104]

    В последнее время С. Д. Заугольников -и др. (1973) разработали классификацию степени опасности веществ для воды водоем-oiB (табл. 33) ib соответствии с указанными выше кла-ссами опасности -профессиональных ядов. Показателем опасн-о-сти веществ в этом случае (поступление per os) служит логар-ифм отношений растворимости веществ в воде (820°) к их ПДК. [c.101]

    В задание 16 включены вопросы, отвечая на которые учащиеся приобретают умения пользоваться таблицей, показывающей растворимость веществ в воде, определять характерные с. юйства гидроксидов разных групп и практически возможные способы их получения. [c.93]

---

Таблица растворимости — Электронный учебник K-tree

Скачать изображение

Растворимость — это свойство вещества растворяться в воде или другом растворителе. В воде могут растворяться и твёрдые и жидкие и газообразные вещества. По растворимости все вещества делятся на три группы:

• хорошо растворимые
• мало растворимые
• нерастворимые

Абсолютно нерастворимых веществ несуществует, поэтому название нерастворимые условно и нужно читать «практически нерастворимые».

Растворимость веществ зависит от температуры зависит от температуры и давления, так, например, вещество KNO₃ (нитрат калия) при температуре +20°C имеет растворимость 31,6 г / 100 г воды, а при температуре +100°C — 245 г / 100 г воды.

Нерастворимые вещества

Твёрдые

• Стекло
• Сера
• Золото

Жидкие

• Бензин
• Растительное масло

Малорастворимые вещества

Твёрдые

• Алебастр
• Сульфат свинца

Жидкие

• Диэтиловый эфир
• Бензол

Газообразные

• Метан
• Азот
• Кислород

Растворимые вещества

Твёрдые

• Соль
• Медный купорос

Газообразные

• Хлороводород
• Аммиак

КатионыАнионы	OH—	F—	Cl—	Br—	I—	S2-	NO3—	CO32-	SiO32-	SO42-	PO43-
H+	Р	Р	Р	Р	Р	М	Р	—	Н	Р	Р
Na+	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р
K+	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р
NH4+	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р	Р
Mg2+	Н	РК	Р	Р	Р	М	Р	Н	РК	Р	РК
Ca2+	М	НК	Р	Р	Р	М	Р	Н	РК	М	РК
Sr2+	М	НК	Р	Р	Р	Р	Р	Н	РК	РК	РК
Ba2+	Р	РК	Р	Р	Р	Р	Р	Н	РК	НК	РК
Sn2+	Н	Р	Р	Р	М	РК	Р	Н	Н	Р	Н
Pb2+	Н	Н	М	М	М	РК	Р	Н	Н	Н	Н
Al3+	Н	М	Р	Р	Р	Г	Р	Г	НК	Р	РК
Cr3+	Н	Р	Р	Р	Р	Г	Р	Г	Н	Р	РК
Mn2+	Н	Р	Р	Р	Р	Н	Р	Н	Н	Р	Н
Fe2+	Н	М	Р	Р	Р	Н	Р	Н	Н	Р	Н
Fe3+	Н	Р	Р	Р	—	—	Р	Г	Н	Р	РК
Co2+	Н	М	Р	Р	Р	Н	Р	Н	Н	Р	Н
Ni2+	Н	М	Р	Р	Р	РК	Р	Н	Н	Р	Н
Cu2+	Н	М	Р	Р	—	Н	Р	Г	Н	Р	Н
Zn2+	Н	М	Р	Р	Р	РК	Р	Н	Н	Р	Н
Cd2+	Н	Р	Р	Р	Р	РК	Р	Н	Н	Р	Н
Hg2+	Н	Р	Р	М	НК	НК	Р	Н	Н	Р	Н
Hg22+	Н	Р	НК	НК	НК	РК	Р	Н	Н	М	Н
Ag+	Н	Р	НК	НК	НК	НК	Р	Н	Н	М	Н
КатионыАнионы	OH—	F—	Cl—	Br—	I—	S2-	NO3—	CO32-	SiO32-	SO42-	PO43-
Таблица 1. Растворимость веществ Р — вещество хорошо растворимо в воде М — вещество малорастворимо в воде Н — вещество практически нерастворимо в воде, но легко растворяется в слабых или разбавленных кислотах РК — вещество нерастворимо в воде и растворяется только в сильных неорганических кислотах НК — вещество нерастворимо ни в воде, ни в кислотах Г — вещество полностью гидролизуется при растворении и не существует в контакте с водой — — вещество не существует

Список растворимости элементов

вещество хорошо растворимо в воде

вещество малорастворимо в воде

вещество практически нерастворимо в воде, но легко растворяется в слабых или разбавленных кислотах

• H-SiO₃
• Ba-CO₃
• Pb-OH
• Pb-PO₄
• Mn-S
• Fe-S
• Fe-SiO₃
• Co-PO₄
• Cu-OH
• Zn-CO₃
• Cd-SiO₃
• Hg-PO₄
• Ag-OH

• Mg-OH
• Sn-OH
• Pb-F
• Al-OH
• Mn-CO₃
• Fe-CO₃
• Co-OH
• Ni-OH
• Cu-S
• Zn-SiO₃
• Cd-PO₄
• Hg₂-OH
• Ag-CO₃

• Mg-CO₃
• Sn-CO₃
• Pb-CO₃
• Cr-OH
• Mn-SiO₃
• Fe-SiO₃
• Co-S
• Ni-CO₃
• Cu-SiO₃
• Zn-PO₄
• Hg-OH
• Hg₂-CO₃
• Ag-SiO₃

• Ca-CO₃
• Sn-SiO₃
• Pb-SiO₃
• Cr-SiO₃
• Mn-PO₄
• Fe-PO₄
• Co-CO₃
• Ni-SiO₃
• Cu-PO₄
• Cd-OH
• Hg-CO₃
• Hg₂-SiO₃
• Ag-PO₄

• Sr-CO₃
• Sn-PO₄
• Pb-SO₄
• Mn-OH
• Fe-OH
• Fe-OH
• Co-SiO₃
• Ni-PO₄
• Zn-OH
• Cd-CO₃
• Hg-SiO₃
• Hg₂-PO₄

вещество нерастворимо в воде и растворяется только в сильных неорганических кислотах

вещество нерастворимо ни в воде, ни в кислотах

вещество полностью гидролизуется при растворении и не существует в контакте с водой

вещество не существует

Скачать статью в формате PDF.

Растворимость твердых веществ в воде

☰

Растворимость — это способность веществ растворяться в воде. Одни вещества очень хорошо растворяются в воде, некоторые даже в неограниченных количествах. Другие — лишь в небольших количествах, а третьи — вообще почти не растворяются. Поэтому вещества делят на растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые.

К растворимым относятся такие вещества, которые в 100 г воды растворяются в количестве больше 1 г (NaCl, сахар, HCl, KNO₃). Малорастворимые вещества растворяются в количестве от 0,01 г до 1 г в 100 г воды (Ca(OH)₂, CaSO₄). Практически нерастворимые вещества не могут раствориться в 100 г воды в количестве больше 0,01 г (металлы, CaCO₃, BaSO₄).

При протекании химических реакций в водных растворах могут образовываться нерастворимые вещества, которые выпадают в осадок или находятся во взвешенном состоянии, делая раствор мутным.

Существует таблица растворимости в воде кислот, оснований и солей, где отражено является ли соединение растворимым. Все соли калия и натрия, а также все нитраты (соли азотной кислоты) хорошо растворимы в воде. Из сульфатов (солей серной кислоты) малорастворим сульфат кальция, нерастворимы сульфаты бария и свинца. Хлорид свинца малорастворим, а хлорид серебра нерастворим.

Если в клетках таблицы растворимости стоит черточка, это значит, что соединение реагирует с водой, в результате чего образуются другие вещества, т. е. соединение в воде не существует (например, карбонат алюминия).

Все твердые вещества, даже хорошо растворимые в воде, растворяются лишь в определенных количествах. Растворимость веществ выражают числом, которое показывает наибольшую массу вещества, которая может раствориться в 100 г воды при определенных условиях (обычно имеется в виду температура). Так при 20 °C в воде растворяется 36 г поваренной соли (хлорида натрия NaCl), более 200 г сахара.

С другой стороны, вообще нерастворимых веществ нет. Любое практически нерастворимое вещество хотя бы в очень незначительных количествах, но растворяется в воде. Например, мел растворяется в 100 г воды при комнатной температуре в количестве 0,007 г.

Большинство веществ с повышением температуры лучше растворяются в воде. Однако NaCl почти одинаково растворим при любой температуре, а Ca(OH)2 (известь) лучше растворяется при более низкой температуре. На основе зависимости растворимости веществ от температуры строят кривые растворимости.

Если в растворе при данной температуре еще можно растворить какое-то количество вещества, то такой раствор называют ненасыщенным. Если же достигнут придел растворимости, и больше вещества растворить нельзя, то говорят, что раствор насыщенный.

Когда охлаждают насыщенный раствор, то растворимость вещества понижается, и, следовательно, оно начинает выпадать в осадок. Часто вещество выделяется в виде кристаллов. Для разных солей кристаллы имеют свою форму. Так кристаллы поваренной соли имеют кубическую форму, у калийной селитры они похожи на иголки.

Урок «Растворение. Растворимость веществ в воде»

Урок химии в 8 классе. «____»_____________ 20___ г.

Растворение. Растворимость веществ в воде.

Цель. Расширить и углубить представление учащихся о растворах и процессах растворения.

Образовательные задачи: определить, что такое раствор, рассмотреть процесс растворения – как физико – химический процесс; расширить представление о строении веществ и химических процессах, происходящих в растворах; рассмотреть основные виды растворов.

Развивающие задачи:Продолжать развитие речевых навыков, наблюдательности и умение делать выводы на основе лабораторной работы.

Воспитательные задачи: воспитывать мировоззрение у обучающихся через изучение процессов растворимости, так как растворимость веществ важная характеристика для приготовления растворов в быту, медицине и других важных отраслях промышленности и жизни человека. 

Ход урока.

Что такое раствор? Как приготовить раствор?

Опыт №1. В стакан с водой поместить кристалл перманганата калия. Что наблюдаем? К какому явлению относится процесс растворения?

Опыт №2.Налить в пробирку 5 мл воды. Затем добавить 15 капель концентрированной серной кислоты (h3SO4конц.). Что наблюдаем? (Ответ: пробирка нагрелась, протекает экзотермическая реакция, значит, растворение химический процесс).

Опыт №3. В пробирку с нитратом натрия добавляем 5 мл воды. Что наблюдаем? (Ответ: пробирка стала холоднее, протекает эндотермическая реакция, значит растворение химический процесс).

Процесс растворения рассматривают как физико-химический процесс.

Стр. 211 заполнить таблицу.

Признаки сравнения	Физическая теория	Химическая теория.
Сторонники теории	Вант –Гофф, Аррениус, Оствальд	Менделеев.
Определение растворения	Процесс растворения является результатом диффузии, т.е. проникновения растворенного вещества в промежутки между молекулами воды	Химическое взаимодействие растворенного вещества с молекулами воды
Определение раствора	Однородные смеси, состоящие из двух или более однородных частей.	Однородная система, состоящая из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

 

Растворимость твердых веществ в воде зависит:

Задание: наблюдение влияния температуры на растворимость веществ.
Порядок выполнения:
В пробирки №1 и №2 с сульфатом никеля прилейте воды (1/3 объема).
Пробирку с №1 нагрейте, соблюдая технику безопасности.
В какой из предложенных пробирок №1 или №2 процесс растворения протекает быстрее?
Сделайте вывод о влиянии температуры на растворимость веществ.

Рис.126 стр. 213

А) растворимость хлорида калия при 30 0С составляет 40 г

при 65 0С составляет 50 г.

Б) растворимость сульфата калия при 40 0С составляет 10 г

при 800С составляет 20 г.

В) растворимость хлорида бария при 90 0С составляет 60 г

при 00С составляет 30 г.

Задание: наблюдение влияния природы растворенного вещества на процесс растворения.
Порядок выполнения:
В 3 пробирки с веществами: хлорид кальция, гидроксид кальция, карбонат кальция, прилейте по 5 мл воды, закройте пробкой и хорошо встряхните для лучшего растворения вещества.
Какое из предложенных веществ хорошо растворяется в воде? Какое не растворяется?
таким образом, процесс растворения зависит от природы растворенного вещества:

— хорошо растворимые: (по три примера)

— малорастворимые:

— практически нерастворимые:

3) Задание: наблюдение влияния природы растворителя на процесс растворения веществ.
Порядок выполнения:
В 2 пробирки с медным купоросом прилейте в 5 мл спирта (№1) и 5 мл воды (№2),

закройте пробкой и хорошо встряхните для лучшего растворения вещества.
Какой из предложенных растворителей хорошо растворяет медный купорос?
Сделайте вывод о влиянии природы растворителя на процесс растворения и

способности веществ растворяться в разных растворителях.
 

Виды растворов:

Насыщенный раствор – это раствор, в котором приданной температуре вещество больше не растворяется.

Ненасыщенный – это раствор, в котором при данной температуре вещество может еще растворяться.

Пересыщенный – это раствор, в котором вещество может еще растворяться только при повышении температуры.

Как-то утром я проспал.
В школу быстро собирался: 
Чай холодный наливал,
Сахар всыпал, помешал,
Но не сладким он остался.
Я ещё досыпал ложку,
Стал послаще он немножко.
Чай допил я до остатка,
А в остатке стало сладко,
Сахар ждал меня на дне!
Стал прикидывать в уме –
Отчего судьбы немилость?

Виновата – растворимость.

Выделите виды растворов в стихотворении. Что необходимо сделать, чтобы сахар полностью растворился в чае.

Физико — химическая теория растворов.

Растворенное вещество при растворении с водой образует гидраты.

Гидраты-это непрочные соединения веществ с водой, существующие в растворе.

При растворении происходит поглощение или выделение теплоты.

При повышении температуры растворимость веществ увеличивается.

Состав гидратов непостоянен в растворах и постоянен в кристаллогидратах.

Кристаллогидраты – соли, в состав которых входит вода.

Медный купорос CuSO4∙5h3O

Сода Na2CO3∙ 10h3O

Гипс CaSO4∙2h3O

Задачи:

Растворимость хлорида калия в воде при 60 0С равна 50г. Определите массовую долю соли в растворе, насыщенном при указанной температуре.

Определите растворимость сульфата калия при 80 0С. Определите массовую долю соли в растворе, насыщенном при указанной температуре.

161 г глауберовой соли растворили в 180 л воды. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

Домашнее задание. Параграф 35

Сообщения.

— удивительные свойства воды;

— вода – самое ценное соединение;

— использование воды в промышленности;

— искусственное получение пресной воды;

-борьба за чистоту воды.

Презентация «Кристаллогидраты», «Растворы — свойства, применение».

 

Растворимость газов в воде ⇆ Растворенные газы в воде

Растворимость газов в воде. Растворенные газы в воде и их коэффициенты растворимости.

Нам известно, что многие газы могут растворяться в воде. К примеру, рыбы, как и множество других водных обитателей, дышат растворенным в воде кислородом. Морские водоросли особенно активно разрастаются в прибрежных зонах, насыщенных растворенным в воде углекислым газом, который необходим для протекания фотосинтеза. Взгляните на газы, растворимые в воде. В таблице приведен коэффициент рсрастворимости Растворенный в воде газ присутствует в жизни практически какждого из нас, ведь сложно найти человека, который откажется от охлажденного газированного напитка, в котором любезно растворили CO2. Подобных глобальных примеров растворения газа в воде очень много, как и газов, которые немедленно начнут растворятся в воде при контакте с ней.

 

Таблица №1 «Коэффициенты растворимости газов в воде»

 

В данной таблице приводятся коэффициенты растворимости (в литрах газа на литр воды) Числовое значение коэффициента выражает степень растворимости определенного газа в воде при давлении 1 бар (0,1 МПа)и температуре 20 °C. и является основным критерием оценки растворимости.

Растворимость – это такой баланс, при котором количество растворенного газа пропорционально парциальному давлению в газообразной фазе над поверхностью воды. Если нам известно атмосферное давление и соответствующая концентрация газа, то можно вычислить максимальную концентрацию растворенного в воде газа, умножив значение парциального давления газа на расчетный коэффициент растворимости из таблици №1.

Пример №1 «Колличественная оценка содержания кислорода и азота, растворенных в воде»:

 

Классический пример, когда атмосферный воздух вступает с водой в реакцию, сопровождающуюся растворением основных его компоенетов.

1. Подсчитываем кислород O₂:  концентрация 20.9 объемн. % кислорода с атмосферным давлением 1000 мбар (750 мм. ртутного столба) создают парциальное давление 0.209 бар (0.0209 МПа),  таким образом, получаем числовое значение:

0.031 x 0.209 = 0.00648 литра или 6.5 мл кислорода O₂ растворены в 1 литре воды.

 

 

 

2. Подсчитываем азот N₂: при создаваемом парциальном давление 0.791 бар N₂) азот растворяется хуже кислорода, выражение:

 

0.016 x 0.791 = 0.01266 л или 12.7 мл. азота N2 содеожится в 1 л. воды.

 

Мы только что получили данные по составу и насущению кислродом большиснва пресных водемво и рек россиии.

 

 

Пример №2 «Расчет содержания растворенного углекислого газа в газированной воде»:

Газировка производится посредством растворения в воде CO₂ под давлением около 2 бара (0,2 МПа). Этих данных достаточно, что бы вычислить содержание CO₂ в заданной жидкости, принятой за минеральную воду.

 

0.879 x 2 = 1.75 л CO₂ растворенны в 1 литре газированной воды.

 

 

Как вы могли заметить, из таблицы и примеров, некоторые газы растворяются в воде очень быстро и эффективно. Именно поэтому в качестве мер безопасности широко распространено использование водяных распылителей, создание “водяных завес”, например, для снижения угрозы здоровью при выбросах значительных объемов аммиака, HCl и других токсичных газов.

 

Помните, что растворимость во многом зависит от температуры. Чем выше температура воды, тем меньше газа можно в ней растворить. По этой причине для растворения загрязняющих газов в воздухе их пропускают сквозь холодную техническую воду,  Нагревание такого раствора с газами, сопровождается десорбцией и высвобождением всех растворенных газообразных компонентов до полного испарения основы (воды).Обладая подобной информацией, проектировщики систем безопасности выбирают наиболее подходящие для комплектации модели приборов, обозначая на схеме их предварительные места установки и требуемое количество.

 

Отсюда вывод: избегайте условий образования конденсата при монтаже датчиков! Влага внутри прибора коварна даже в небольших малозметных колличествах. Применяйте специальные аксессуары и опции для дополнительной защиты газоанализатора от внешних воздействий — брызгозащитные комлекты, антибликовые козырьки, термокожухи, модули защиты от насекомых и т.д.

Презентация — Растворение — Растворимость веществ в воде

Слайды и текст этой онлайн презентации

Слайд 1

Тема урока: «Растворение. Растворимость веществ в воде.»
Знания составляются из мелких крупинок ежедневного опыта (Д.И. Писарев) Цели урока: Познакомится с растворением как физико-химическим процессом и с растворами как физико-химическими системами. Познакомится классификацией растворов по признаку растворимости.

Слайд 2

Проверка пройденного материала
Фронтальный опрос 1. Чем отличается друг от друга обратимые и необратимые реакции? 2. В чем заключается сущность правила Бертолле? 3. Что означает понятие «химическое равновесие» и когда оно наступает? 4. В чем заключается сущность принципа Ле – Шаталье? 5. От каких условий зависит химическое равновесие? Упражнение: Определите тип химической реакции? Как нужно изменить условия реакции для смещения химического равновесия вправо: 2SO2 +O2 kat 2SO3 +Q

Слайд 3

Объяснение нового материала
Растворение. Растворы Физическая теория Химическая теория (Вант-Гофф, Ост- (Менделеев, Каблуков, вальд, Аррениус). Кистяковский). Растворение –это Растворение –это процесс процесс диффузии, химического взаимодействия а растворы – это растворяемого вещества с однородные смеси водой – процесс гидратации, а соединения — гидраты растворы – это соединения — гидраты

Слайд 4

Современная теория Растворение – это физико-химический процесс, а растворы – это однородная (гомогенная) система, состоящая из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия – гидратов непостоянный постоянный состав в состав в кристаллогидратах растворах (CuSO4 *5h3O,Na2 SO4 *10h3O)

Слайд 5

Признаки химического взаимодействия при растворении
Тепловые явления Экзотермические Эндотермические (растворение (растворение h3 SO4, NaOH) Nh5NO3, NaCL) Изменение цвета Белые кристаллы дальнейшее Синие кристаллы CuSO4 выпаривание CuSO4 *5h3O, (безводного) (раствор голубого цвета) прилипание h3O

Слайд 6

Факторы, от которых зависит растворимость твердых веществ
От природы веществ(на 1г. h3O при 20C ) Хорошо растворимые Практически нерастворимые ( более 1г.) (меньше 0,01г.) Малорастворимые (менее 1 г.) От температуры
Р
Н
М

Слайд 7

Типы растворов по содержанию растворенного вещества
Типы растворов Ненасыщенные — Насыщенные- Перенасыщенные- вещество при больше не содержит в растворе данной темпера- растворяется больше вещества, туре еще раст- чем насыщенный воряется раствор

Слайд 8

Закрепление нового материала
задание №7 на 142 странице

Слайд 9

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Дано: Решение m( p-pa) =500г. t(растворения) =20С MgSO4 +BaCL2 = BaSO4+MgCL2 Если при20 С в100г. р-ра -38г. р.в Найти то в 500г. р-ра –х г. р.в m(осадка) хг. = 500*38: 100= 190г. М(BaSO4)=137+32+16*4=233г./моль М(MgSO4)= 24+32+16*4= 120г./моль 190г. = хг 120г. 233г. Х = 190* 233:120=369г. ответ: m(BaSO4)=369г.

Слайд 10

Домашняя работа
параграф 34 стр.136 – 142 упражнение 5 стр.142

Растворимость | Введение в химию

Цель обучения

• Распознавать различные ионы, которые заставляют соль обычно быть растворимой / нерастворимой в воде.

---

Ключевые моменты

• Растворимость — это относительная способность растворенного вещества растворяться в растворителе.
• Несколько факторов влияют на растворимость данного растворенного вещества в данном растворителе. Температура часто играет самую большую роль, хотя давление может иметь значительное влияние на газы.
• Чтобы предсказать, будет ли соединение растворимо в данном растворителе, запомните поговорку: «Подобное растворяется в подобном». Высокополярные ионные соединения, такие как соль, легко растворяются в полярной воде, но не растворяются в неполярных растворах, таких как бензол или хлороформ.

---

Условия

• растворенное вещество: соединение, которое растворяется в растворе (может быть твердым, жидким или газообразным)
• растворимость: относительная способность растворенного вещества растворяться в растворителе
.
• растворитель: соединение (обычно жидкость), растворяющее растворенное вещество
.

---

Определение растворимости

Растворимость — это способность твердого, жидкого или газообразного химического вещества (называемого растворенным веществом ) растворяться в растворителе (обычно в жидкости) и образовывать раствор .Растворимость вещества в основном зависит от используемого растворителя, а также от температуры и давления. Растворимость вещества в конкретном растворителе измеряется концентрацией насыщенного раствора. Раствор считается насыщенным, если добавление дополнительного растворенного вещества больше не увеличивает концентрацию раствора.

Степень растворимости широко варьируется в зависимости от веществ, от бесконечно растворимых (полностью смешиваемых), таких как этанол в воде, до плохо растворимых, таких как хлорид серебра в воде.Термин «нерастворимый» часто применяется к плохо растворимым соединениям. При определенных условиях равновесная растворимость может быть превышена, давая перенасыщенный раствор.

Растворимость не зависит от размера частиц; по прошествии достаточного времени даже крупные частицы со временем растворятся.

Факторы, влияющие на растворимость

Температура

Растворимость данного растворенного вещества в данном растворителе обычно зависит от температуры. Для многих твердых веществ, растворенных в жидкой воде, растворимость имеет тенденцию соответствовать повышению температуры.По мере того, как молекулы воды нагреваются, они вибрируют быстрее и могут лучше взаимодействовать с растворенным веществом и разрушать его.

Зависимость растворимости различных веществ от изменения температуры Для большинства веществ растворимость увеличивается с повышением температуры; например, в горячей воде растворяется больше сахара, чем в холодной.

Растворимость газов показывает обратную зависимость от температуры; то есть при повышении температуры растворимость газа имеет тенденцию к снижению. В диаграмме растворимости vs.Обратите внимание, как растворимость имеет тенденцию увеличиваться с повышением температуры для солей и уменьшаться с повышением температуры для газов.

Давление

Давление незначительно влияет на растворимость твердых и жидких растворенных веществ, но сильно влияет на растворы с газообразными растворенными веществами. Это становится очевидным каждый раз, когда вы открываете банку с газировкой; Шипение из банки происходит из-за того, что ее содержимое находится под давлением, что гарантирует, что сода остается газированной (то есть углекислый газ остается растворенным в растворе).Вывод из этого состоит в том, что растворимость газов имеет тенденцию коррелировать с увеличением давления.

Полярность

Популярная поговорка, используемая для предсказания растворимости: «Подобное растворяется в подобном». Это утверждение указывает на то, что растворенное вещество лучше всего растворяется в растворителе, имеющем аналогичную химическую структуру; способность растворителя растворять различные соединения зависит в первую очередь от его полярности. Например, полярное растворенное вещество, такое как сахар, хорошо растворяется в полярной воде, менее растворяется в умеренно полярном метаноле и практически не растворяется в неполярных растворителях, таких как бензол.Напротив, неполярное растворенное вещество, такое как нафталин, нерастворимо в воде, умеренно растворимо в метаноле и хорошо растворимо в бензоле.

График растворимости

График растворимости показывает растворимость многих солей. Соли щелочных металлов (и аммония), а также соли нитрата и ацетата всегда растворимы. Карбонаты, гидроксиды, сульфаты, фосфаты и соли тяжелых металлов часто нерастворимы.

График растворимости Растворимость солей, образованных из катионов слева и анионов вверху, обозначается как растворимые (S), нерастворимые (I) или малорастворимые (sS). Растворимость Растворимость растворенных солей и газов в жидком растворителе. Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Что такое растворимость? Почему некоторые вещи растворяются, а некоторые нет?

В целом

В целом РАСТВОРИМОСТЬ — это способность вещества растворяться. В процессе растворения растворяемое вещество называется растворенным веществом , а вещество, в котором растворено растворенное вещество, называется растворителем . Смесь растворенного вещества и растворителя называется раствором .

Проще говоря:
Когда мы добавляем сахар в воду, он растворяется. В этом процессе:

• сахар — растворенное вещество
• вода — растворитель

Одной из характеристик столового сахара является его растворимость в воде

Это определение растворимости в том виде, в каком оно используется на общем языке. Теперь давайте посмотрим на растворимость , как ее понимают химики:

Понимание растворимости химиком

Химик понимает растворимость как меру.Химик сказал бы, что:

РАСТВОРИМОСТЬ понимается как максимальное количество растворенного вещества, которое растворяется в растворителе при так называемом равновесии . В химии равновесие — это состояние, при котором реагенты и продукты достигают баланса — растворенное вещество больше не может растворяться в растворителе в заданных условиях (температура, давление). Такой раствор называется насыщенным раствором .

Проще говоря: Если взять один литр воды и начать растворять в нем поваренную соль (химическая формула соли NaCl ) и:

• Температура воды 25 ^o C
• давление составляет 1 атм (Атмосфера — стандартное давление на открытом воздухе на Земле)

вы должны уметь растворить ровно 357.00 граммов и ни грамма больше. Остаток соли останется на дне в виде осадка и не растворится. Следовательно, растворимость соли в воде составляет 357,00 г / л. Когда это количество соли растворяется, раствор достигает своего равновесия. Каждое химическое вещество, растворяющееся в воде, имеет фиксированную растворимость. Если не растворяется — растворимость нулевая. Многие из этих растворимостей были измерены, и были составлены специальные диаграммы, отображающие растворимость многих веществ одновременно.

ЗДЕСЬ вы можете проверить нашу таблицу растворимости, которая является одной из самых больших таблиц, доступных в Интернете.

Чтобы завершить наше введение в растворимость, мы опишем две группы веществ, для которых мера растворимости не может быть применена. Это смешивающиеся и несмешивающиеся вещества

Смешиваемые и несмешивающиеся вещества

Некоторые вещества, такие как вода и спирт, можно смешивать вместе и образовывать гомогенную фазу в любой пропорции.К таким двум веществам нельзя применить меру растворимости. Такие вещества называются смешиваемыми . С другой стороны, если два вещества не могут быть смешаны вместе (например, вода и масло), они называются несмешиваемыми .

Теперь, когда вы знаете, что такое растворимость на самом деле, вы можете проверить, «почему вещи растворяются», где мы подробно объясняем, почему одни вещества растворяются, а другие нет.

Эксперимент по растворимости | Расширенные примечания

Вы когда-нибудь задумывались, почему одни вещества растворяются в воде, а другие — нет? Ответ: растворимость.

Растворимость — это способность твердого, жидкого или газообразного химического вещества (или растворенного вещества) растворяться в растворителе (обычно в жидкости) и образовывать гомогенный раствор. На растворимость влияют три фактора:

• Растворитель: Чтобы определить, растворяется ли растворенное вещество в растворителе, запомните такую ​​фразу: «Подобное растворяется в подобном».
• Температура: Этот фактор влияет на растворимость как твердых веществ, так и газов, причем растворимость увеличивается с температурой.
• Давление: Этот фактор влияет на растворимость газов, причем растворимость также увеличивается с увеличением давления.

Наука, лежащая в основе растворимости

Проще говоря, вещество считается растворимым, если его можно растворить, чаще всего в воде. Когда растворенное вещество, такое как поваренная соль, добавляется к растворителю, такому как вода, молекулярные связи соли разрываются перед объединением с водой, в результате чего соль растворяется.

Однако, чтобы соль оставалась растворимой и полностью растворялась, в растворе должна быть более высокая концентрация воды, чем концентрация соли. Раствор становится насыщенным, когда растворитель больше не может растворять растворенное вещество. Но добавление тепла или давления может помочь увеличить растворимость растворенного вещества, в зависимости от его состояния.

Проверьте Chemistry Rocks! 3 простых научных эксперимента для обучения студентов химии, чтобы получить больше идей для занятий!

Проверка растворимости веществ

В этом эксперименте ваши ученики будут изучать основы химии, проверяя растворимость различных веществ в воде.Из приведенного выше примера мы знаем, что поваренная соль хорошо растворяется в воде. Какие еще вещества могут растворяться в воде?

Что вам нужно

• Прозрачные емкости, например чашки, химические стаканы или миски
• Вода
• Материалы для испытаний, такие как сахар, песок, мел, пищевая сода и английская соль
• Стержни для перемешивания
• Мерная ложка
• Журналы STEM (опционально)

Что делать

1. Начните с обсуждения науки о растворимости и попросите учащихся записать свои предположения о том, какие материалы растворимы или нерастворимы.Студенты также могут документировать научный процесс в своих журналах STEM.
2. Наполните каждую емкость теплой водопроводной водой.
3. Добавьте определенное количество — например, 1 столовую ложку — исследуемого материала в контейнер с помощью мерной ложки. Повторите, добавляя равное количество разного материала в каждую емкость с водой.
4. Используйте стержни для перемешивания, чтобы перемешать содержимое каждого контейнера.
5. Обратите внимание, какие вещества растворяются в воде, а какие нет. Делали ли ученики правильные прогнозы?

Вопросы для обсуждения

После завершения эксперимента используйте следующие вопросы, чтобы углубить понимание учащимися растворимости и принципов ее действия:

1. Каковы качества растворимых материалов по сравнению с нерастворимыми материалами? Например, растворимые материалы могут быть порошкообразными и сухими, а нерастворимые материалы могут иметь твердую зернистую текстуру.
2. Что, по вашему мнению, произойдет с материалами, растворенными в воде, если вы будете продолжать добавлять их в воду?
3. Какие еще примеры растворимых веществ?
4. Какие еще примеры нерастворимых веществ?

11.3 Растворимость — химия

Цели обучения

К концу этого модуля вы сможете:

• Опишите влияние температуры и давления на растворимость
• Изложите закон Генри и используйте его в расчетах, касающихся растворимости газа в жидкости
• Объясните возможные степени растворимости жидко-жидких растворов

Представьте, что вы добавляете небольшое количество соли в стакан воды, перемешиваете, пока вся соль не растворится, а затем добавляете еще немного.Вы можете повторять этот процесс до тех пор, пока концентрация соли в растворе не достигнет своего естественного предела, предела, определяемого в первую очередь относительной силой сил притяжения растворенное вещество-растворенное вещество, растворенное вещество-растворитель и растворитель-растворитель, которые обсуждались в предыдущих двух модулях этой главы. . Вы можете быть уверены, что достигли этого предела, потому что независимо от того, как долго вы перемешиваете раствор, остается нерастворенная соль. Концентрация соли в растворе на этом этапе называется его растворимостью.

Растворимость растворенного вещества в конкретном растворителе — это максимальная концентрация, которая может быть достигнута в данных условиях, когда процесс растворения составляет при равновесии .{-} (водн.) [/ латекс]

Когда концентрация растворенного вещества равна его растворимости, говорят, что раствор на насыщен, этим растворенным веществом. Если концентрация растворенного вещества меньше его растворимости, раствор считается ненасыщенным . Раствор с относительно низкой концентрацией растворенного вещества называется разбавленным, а раствор с относительно высокой концентрацией — концентрированным.

Если мы добавим еще соли в насыщенный раствор соли, мы увидим, что она падает на дно и больше не растворяется.Фактически, добавленная соль растворяется, что показано прямым направлением уравнения растворения. Сопровождая этот процесс, растворенная соль будет выпадать в осадок, как показано обратным направлением уравнения. Говорят, что система находится в равновесии, когда эти два взаимных процесса происходят с равными скоростями, и поэтому количество нерастворенной и растворенной соли остается постоянным. Подтверждение одновременного протекания процессов растворения и осаждения обеспечивается тем, что количество и размеры нерастворенных кристаллов соли будут меняться со временем, хотя их общая масса останется прежней.

Используйте это интерактивное моделирование для приготовления различных насыщенных растворов.

Могут быть приготовлены растворы, в которых концентрация растворенного вещества на превышает его растворимость. Такие растворы называются пересыщенными , и они являются интересными примерами неравновесных состояний . Например, газированный напиток в открытом контейнере, который еще не «разложился», перенасыщен газообразным диоксидом углерода; со временем концентрация CO ₂ будет уменьшаться, пока не достигнет своего равновесного значения.

Посмотрите это впечатляющее видео, демонстрирующее осаждение ацетата натрия из перенасыщенного раствора.

В предыдущем модуле этой главы обсуждалось влияние сил межмолекулярного притяжения на образование раствора. Химические структуры растворенного вещества и растворителя определяют типы возможных сил и, следовательно, являются важными факторами при определении растворимости. Например, в аналогичных условиях растворимость кислорода в воде примерно в три раза больше, чем у гелия, но в 100 раз меньше растворимости хлорметана, CHCl ₃ .Принимая во внимание роль химической структуры растворителя, обратите внимание, что растворимость кислорода в жидком углеводородном гексане, C ₆ H ₁₄ , примерно в 20 раз больше, чем в воде.

Другие факторы также влияют на растворимость данного вещества в данном растворителе. Одним из таких факторов является температура, растворимость газа обычно снижается с повышением температуры (рис. 1). Это одно из основных последствий теплового загрязнения природных водоемов.

Рис. 1. Растворимость этих газов в воде уменьшается с повышением температуры. Все растворимости измеряли при постоянном давлении газа 101,3 кПа (1 атм) над растворами.

Когда температура реки, озера или ручья повышается до аномально высокой, обычно из-за сброса горячей воды в результате какого-либо промышленного процесса, растворимость кислорода в воде снижается. Пониженный уровень растворенного кислорода может иметь серьезные последствия для здоровья водных экосистем и, в тяжелых случаях, может привести к крупномасштабной гибели рыбы (рис. 2).

Рис. 2. (a) Маленькие пузырьки воздуха в этом стакане с охлажденной водой образовались, когда вода нагрелась до комнатной температуры и растворимость растворенного в ней воздуха снизилась. (b) Пониженная растворимость кислорода в природных водах, подверженных тепловому загрязнению, может привести к крупномасштабной гибели рыбы. (кредит а: модификация работы Лиз Уэст; кредит б: модификация работы Службы охраны рыбных ресурсов и дикой природы США)

На растворимость газообразного растворенного вещества также влияет парциальное давление растворенного вещества в газе, которому подвергается раствор.Растворимость газа увеличивается с увеличением давления газа. Газированные напитки — прекрасная иллюстрация этой взаимосвязи. Процесс газирования включает в себя воздействие на напиток относительно высокого давления газообразного диоксида углерода и затем герметизацию контейнера с напитком, тем самым насыщая напиток CO ₂ при этом давлении. Когда контейнер с напитком открывается, слышится знакомое шипение, когда давление углекислого газа сбрасывается, и обычно видно, что часть растворенного углекислого газа выходит из раствора в виде маленьких пузырьков (рис. 3).На данный момент напиток на перенасыщен диоксидом углерода на , и со временем концентрация растворенного диоксида углерода снизится до своего равновесного значения, и напиток станет «плоским».

Рисунок 3. Открытие бутылки с газированным напитком снижает давление газообразного диоксида углерода над напитком. Растворимость CO ₂ , таким образом, снижается, и можно увидеть, как растворенных диоксида углерода покидают раствор в виде небольших пузырьков газа.(кредит: модификация работы Деррика Кутзи)

Для многих газообразных растворенных веществ соотношение между растворимостью C _г и парциальным давлением P _г является пропорциональным:

[латекс] C _ {\ text {g}} = kP _ {\ text {g}} [/ latex]

, где k — константа пропорциональности, которая зависит от идентичности газообразного растворенного вещества и растворителя, а также от температуры раствора. Это математическое утверждение закона Генри : . Количество идеального газа, растворяющегося в определенном объеме жидкости, прямо пропорционально давлению газа.

Пример 1

Применение закона Генри
При 20 ° C концентрация растворенного кислорода в воде, подверженной воздействию газообразного кислорода при парциальном давлении 101,3 кПа (760 торр), составляет 1,38 × 10 ⁻³ моль л ⁻¹ . Используйте закон Генри, чтобы определить растворимость кислорода, когда его парциальное давление составляет 20,7 кПа (155 торр), приблизительное давление кислорода в атмосфере Земли.

Раствор
Согласно закону Генри для идеального раствора растворимость, C _г , газа (1.38 × 10 ⁻³ моль л ( ⁻¹ , в данном случае) прямо пропорционально давлению, P _г , нерастворенного газа над раствором (101,3 кПа или 760 торр, в данном случае ). Поскольку нам известны как C _g , так и P _g , мы можем изменить это выражение, чтобы найти k .

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} C _ {\ text {g}} & kP _ {\ text {g}} \\ [0.5em] k & \ frac {C_ {\ text {g}}} {P _ {\ text {g}}} \\ [0.{-1} [/ латекс]

Обратите внимание, что для выражения величин, участвующих в такого рода вычислениях, могут использоваться различные единицы. Допускается любая комбинация единиц, которая подчиняется ограничениям размерного анализа.

Проверьте свои знания
Воздействие на образец воды объемом 100,0 мл при 0 ° C в атмосфере, содержащей газообразное растворенное вещество при давлении 20,26 кПа (152 торр), привело к растворению 1,45 × 10 ^-3 г растворенного вещества. Используйте закон Генри, чтобы определить растворимость этого газообразного растворенного вещества, когда его давление равно 101.3 кПа (760 торр).

Ответ:

7,25 × 10 ⁻³ в 100,0 мл или 0,0725 г / л

Декомпрессионная болезнь или «изгибы»

Декомпрессионная болезнь (ДКБ) или «изгибы» — это эффект повышенного давления воздуха, вдыхаемого аквалангистами при плавании под водой на значительной глубине. В дополнение к давлению, оказываемому атмосферой, водолазы подвергаются дополнительному давлению из-за воды над ними, испытывая увеличение примерно на 1 атм на каждые 10 м глубины.Следовательно, воздух, вдыхаемый водолазом во время погружения, содержит газы при соответствующем более высоком давлении окружающей среды, и концентрация газов, растворенных в крови водолаза, пропорционально выше в соответствии с законом Генри.

По мере того, как ныряльщик поднимается на поверхность воды, давление окружающей среды уменьшается, и растворенные газы становятся менее растворимыми. Если всплытие слишком быстрое, газы, выходящие из крови дайвера, могут образовывать пузырьки, которые могут вызывать различные симптомы, от сыпи и боли в суставах до паралича и смерти.Чтобы избежать DCS, дайверы должны подниматься с глубины на относительно медленных скоростях (10 или 20 м / мин) или иным образом делать несколько декомпрессионных остановок, делая паузу на несколько минут на заданной глубине во время всплытия. Когда эти превентивные меры оказываются безуспешными, дайверам с ДКБ часто проводят гипербарическую кислородную терапию в сосудах под давлением, называемых декомпрессионными (или рекомпрессионными) камерами (рис. 4).

Рис. 4. (a) Водолазы ВМС США проходят обучение в рекомпрессионной камере. (б) Дайверы получают гипербарическую кислородную терапию.

Отклонения от закона Генри наблюдаются, когда происходит химическая реакция между газообразным растворенным веществом и растворителем. Таким образом, например, растворимость аммиака в воде не увеличивается так быстро с увеличением давления, как предсказывается законом, потому что аммиак, являясь основанием, в некоторой степени реагирует с водой с образованием ионов аммония и гидроксид-ионов.

Газы могут образовывать перенасыщенные растворы. Если раствор газа в жидкости готовится либо при низкой температуре, либо под давлением (или в обоих случаях), то по мере того, как раствор нагревается или когда давление газа снижается, раствор может стать перенасыщенным.В 1986 году более 1700 человек в Камеруне погибли, когда облако газа, почти наверняка углекислого газа, вырвалось из озера Ньос (рис. 5), глубокого озера в вулканическом кратере. Вода на дне озера Ниос насыщена углекислым газом из-за вулканической активности под озером. Считается, что озеро претерпело оборот из-за постепенного нагрева из-под озера, и более теплая, менее плотная вода, насыщенная углекислым газом, достигла поверхности. В результате было выпущено огромное количество растворенного CO ₂ , и бесцветный газ, который плотнее воздуха, потек по долине под озером и задушил людей и животных, живущих в долине.

Рис. 5. (a) Считается, что катастрофа 1986 года, унесшая жизни более 1700 человек возле озера Ниос в Камеруне, возникла в результате выброса большого количества углекислого газа из озера. (b) Вентиляционное отверстие CO ₂ было с тех пор установлено для медленной и контролируемой дегазации озера и предотвращения аналогичной катастрофы в будущем. (кредит а: модификация работы Джека Локвуда; кредит б: модификация работы Билла Эванса)

Мы знаем, что некоторые жидкости смешиваются друг с другом во всех пропорциях; другими словами, они обладают бесконечной взаимной растворимостью и считаются смешиваемыми .Этанол, серная кислота и этиленгликоль (популярные для использования в качестве антифриза, изображены на рисунке 6) являются примерами жидкостей, которые полностью смешиваются с водой. Моторное масло для двухтактных двигателей смешивается с бензином.

Рисунок 6. Вода и антифриз смешиваются; смеси этих двух веществ однородны во всех пропорциях. (кредит: «dno1967» / Wikimedia commons)

Жидкости, которые смешиваются с водой во всех пропорциях, обычно являются полярными веществами или веществами, образующими водородные связи. Для таких жидкостей диполь-дипольные притяжения (или водородные связи) молекул растворенного вещества с молекулами растворителя по крайней мере такие же сильные, как между молекулами в чистом растворенном веществе или в чистом растворителе.Следовательно, два типа молекул легко смешиваются. Точно так же неполярные жидкости смешиваются друг с другом, потому что нет заметной разницы в силе межмолекулярного притяжения растворенное вещество-растворенное вещество, растворитель-растворитель и растворенное вещество-растворитель. Растворимость полярных молекул в полярных растворителях и неполярных молекул в неполярных растворителях снова является иллюстрацией химической аксиомы «подобное растворяется в подобном».

Две жидкости, которые не смешиваются в значительной степени, называются несмешивающимися .Слои образуются, когда мы наливаем в одну емкость несмешивающиеся жидкости. Бензин, масло (рис. 7), бензол, четыреххлористый углерод, некоторые краски и многие другие неполярные жидкости не смешиваются с водой. Притяжение между молекулами таких неполярных жидкостей и полярными молекулами воды малоэффективно. Единственное сильное притяжение в такой смеси происходит между молекулами воды, поэтому они эффективно вытесняют молекулы неполярной жидкости. Различие между несмешиваемостью и смешиваемостью на самом деле является одним из степеней, так что смешивающиеся жидкости имеют бесконечную взаимную растворимость, в то время как жидкости, которые считаются несмешиваемыми, имеют очень низкую (хотя и не нулевую) взаимную растворимость.

Рис. 7. Вода и масло не смешиваются. Смеси этих двух веществ образуют два отдельных слоя с менее плотным маслом, плавающим над водой. (кредит: «Yortw» / Flickr)

Две жидкости, такие как бром и вода, которые имеют умеренную взаимную растворимость, считаются частично смешиваемыми . Две частично смешивающиеся жидкости при смешивании обычно образуют два слоя. В случае смеси брома и воды верхний слой — это вода, насыщенная бромом, а нижний слой — бром, насыщенный водой.Поскольку бром неполярен и, следовательно, не очень хорошо растворяется в воде, водный слой лишь слегка обесцвечивается из-за растворенного в нем ярко-оранжевого брома. Поскольку растворимость воды в броме очень низкая, нет заметного влияния на темный цвет слоя брома (рис. 8).

Рис. 8. Бром (темно-оранжевая жидкость слева) и вода (прозрачная жидкость в центре) частично смешиваются. Верхний слой смеси справа — это насыщенный раствор брома в воде; нижний слой — насыщенный раствор воды в броме.(кредит: Пол Флауэрс)

Зависимость растворимости от температуры для ряда неорганических твердых веществ в воде показана кривыми растворимости на рисунке 9. Анализ этих данных указывает на общую тенденцию увеличения растворимости с температурой, хотя есть исключения, как показано на примере ионного соединения церия. сульфат.

Рис. 9. Этот график показывает, как растворимость некоторых твердых веществ изменяется с температурой.

Температурную зависимость растворимости можно использовать для приготовления перенасыщенных растворов определенных соединений.Раствор может быть насыщен соединением при повышенной температуре (где растворенное вещество более растворимо), а затем охлажден до более низкой температуры без осаждения растворенного вещества. Полученный раствор содержит растворенное вещество в концентрации, превышающей его равновесную растворимость при более низкой температуре (т.е. он перенасыщен), и является относительно стабильным. Осаждение избытка растворенного вещества может быть инициировано добавлением затравочного кристалла (см. Видео в разделе «Ссылка на обучение» ранее в этом модуле) или путем механического перемешивания раствора.Некоторые грелки для рук, такие как изображенный на рисунке 10, используют это поведение.

Рис. 10. Этот грелка для рук выделяет тепло, когда ацетат натрия в перенасыщенном растворе выпадает в осадок. Осаждение растворенного вещества инициируется механической ударной волной, генерируемой, когда гибкий металлический диск в растворе «щелкает». (кредит: модификация работы «Велела» / Wikimedia Commons)

На этом видео показан процесс кристаллизации в грелке для рук.

Степень растворения одного вещества в другом определяется несколькими факторами, включая типы и относительные силы сил межмолекулярного притяжения, которые могут существовать между атомами, ионами или молекулами веществ. Эта склонность к растворению количественно определяется растворимостью вещества, его максимальной концентрацией в растворе, находящемся в равновесии при определенных условиях. Насыщенный раствор содержит растворенное вещество в концентрации, равной его растворимости. Перенасыщенный раствор — это раствор, в котором концентрация растворенного вещества превышает его растворимость — неравновесное (нестабильное) состояние, которое приведет к осаждению растворенного вещества, когда раствор соответствующим образом нарушен.Смешивающиеся жидкости растворимы во всех пропорциях, а несмешивающиеся жидкости обладают очень низкой взаимной растворимостью. Растворимость газообразных растворенных веществ уменьшается с повышением температуры, в то время как растворимость большинства, но не всех твердых растворенных веществ увеличивается с температурой. Концентрация газообразного растворенного вещества в растворе пропорциональна парциальному давлению газа, воздействию которого раствор подвергается, соотношение, известное как закон Генри.

• [латекс] C _ {\ text {g}} = kP _ {\ text {g}} [/ latex]

Химия: упражнения в конце главы

1. Предположим, вам представлен прозрачный раствор тиосульфата натрия, Na ₂ S ₂ O ₃ .Как определить, является ли раствор ненасыщенным, насыщенным или перенасыщенным?
2. Перенасыщенные растворы большинства твердых веществ в воде получают путем охлаждения насыщенных растворов. Перенасыщенные растворы большинства газов в воде получают нагреванием насыщенных растворов. Объясните причины разницы в двух процедурах.
3. Предложите объяснение наблюдений, что этанол, C ₂ H ₅ OH, полностью смешивается с водой и что этантиол, C ₂ H ₅ SH, растворим только в степени 1.5 г на 100 мл воды.
4. Рассчитайте массовый процент KBr в насыщенном растворе KBr в воде при 10 ° C. См. Полезные данные на Рисунке 9 и сообщайте вычисленный процент с точностью до одной значащей цифры.
5. Ожидается, что какой из следующих газов наиболее растворим в воде? Объясните свои рассуждения.

   (а) CH ₄

   (б) CCl ₄

   (в) CHCl ₃

6. При 0 ° C и 1,00 атм., До 0,70 г O ₂ может раствориться в 1 л воды.При 0 ° C и 4,00 атм. Сколько граммов O ₂ растворяется в 1 л воды?
7. См. Рисунок 3.

   (a) Как изменилась концентрация растворенного CO ₂ в напитке при открытии бутылки?

   (б) Что вызвало это изменение?

   (c) Является ли напиток ненасыщенным, насыщенным или перенасыщенным CO ₂ ?

8. Константа закона Генри для CO ₂ составляет 3,4 × 10 ⁻² M / атм при 25 ° C.Какое давление углекислого газа необходимо для поддержания концентрации CO ₂ 0,10 M в банке лимонно-лаймовой соды?
9. Константа закона Генри для O ₂ составляет 1,3 × 10 ⁻³ M / атм при 25 ° C. Какая масса кислорода могла бы быть растворена в 40-литровом аквариуме при 25 ° C, принимая атмосферное давление 1,00 атм и парциальное давление O ₂ 0,21 атм?
10. Сколько литров газообразного HCl, измеренного при 30,0 ° C и 745 торр, необходимо для приготовления 1.25 л раствора соляной кислоты 3.20- M ?

Глоссарий

Закон Генри

Закон, устанавливающий пропорциональную зависимость между концентрацией растворенного газа в растворе и парциальным давлением газа, контактирующего с раствором

несмешиваемый

с незначительной взаимной растворимостью; обычно относится к жидким веществам

смешиваемый

взаимно растворим во всех пропорциях; обычно относится к жидким веществам

частично смешивается

умеренной взаимной растворимости; обычно относится к жидким веществам

насыщенный

концентрации, равной растворимости; содержащая максимально возможную концентрацию растворенного вещества для данной температуры и давления

растворимость

степень, до которой растворенное вещество может быть растворено в воде или любом растворителе

перенасыщенный

концентрации, превышающей растворимость; неравновесное состояние

ненасыщенные

с концентрацией меньше растворимости

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

2.Растворимость твердых веществ обычно уменьшается при охлаждении раствора, в то время как растворимость газов обычно уменьшается при нагревании.

4. 40%

6. 2,80 г

8. 2.9 атм

10. 102 л HCl

Наука о растворимости: много ли слишком много?

Ключевые концепции
Химия
Собственность материи
Решения
Растворимость

Введение
Вы когда-нибудь добавляли в чай ​​ложку сахара и задавались вопросом, почему он исчез? Куда оно делось? На самом деле сахар не исчез — он превратился из твердой формы в растворенную в процессе, называемом химическим растворением.В результате получается чайно-сахарный раствор, в котором отдельные молекулы сахара равномерно распределяются в чае. Но что произойдет, если вы увеличите количество сахара, которое добавляете в чай? Он все еще растворяется? В этом упражнении вы узнаете, сколько соединения слишком много для растворения.

Предпосылки
Химия изучает материю и то, как она ведет себя и взаимодействует с другими видами материи. Все вокруг нас состоит из материи, и вы можете исследовать ее свойства, используя обычные химические вещества в вашем доме.Его поведение называется свойством материи. Одно важное свойство называется растворимостью. Мы думаем о растворимости, когда растворяем что-то в воде или другой жидкости. Если химическое вещество растворяется в воде, оно растворяется или исчезает, когда вы добавляете его в воду. Если он нерастворим или нерастворим, он не растворяется, и вы все равно будете видеть, как он плавает в жидкости или на дне контейнера.

Когда вы растворяете растворимое химическое вещество в воде, вы делаете раствор.В раствор добавляемое вами химическое вещество называется растворенным веществом, а жидкость, в которой он растворяется, называется растворителем. Растворимость соединения зависит от его физических и химических свойств. Чтобы химическое вещество могло растворяться, оно должно взаимодействовать с растворителем. В процессе химического растворения связи, которые удерживают растворенное вещество, должны быть разорваны, и должны образоваться новые связи между растворенным веществом и растворителем. Например, при добавлении сахара в воду молекулы воды (растворителя) притягиваются к молекулам сахара (растворенного вещества).Когда притяжение становится достаточно большим, вода может втягивать отдельные молекулы сахара из объемных кристаллов сахара в раствор. Обычно количество энергии, необходимое для разрыва и образования этих связей, определяет, является ли соединение растворимым или нет.

Обычно количество химического вещества, которое вы можете растворить в определенном растворителе, ограничено. В какой-то момент раствор становится насыщенным. Это означает, что если вы добавите больше соединения, оно больше не будет растворяться и останется твердым.Это количество зависит от молекулярных взаимодействий между растворенным веществом и растворителем. В этом упражнении вы исследуете, сколько различных соединений вы можете растворить в воде. Как вы думаете, в чем разница между сахаром и солью?

Материалы

• Вода дистиллированная
• Мерная чашка для измерения миллилитров
• Восемь стаканов или чашек по восемь унций каждая
• Четыре ложки
• Мерная ложка
• Английская соль (150 грамм)
• Соль поваренная (50 грамм)
• Сахар столовый (тростниковый сахар, 250 грамм)
• Пищевая сода (20 грамм)
• Весы для измерения в граммах
• Маркер
• Малярная лента
• Бумага
• Ручка
• Термометр (опция)

Подготовка

• Используя маркер и малярную ленту, отметьте две чашки для каждого соединения: «поваренная соль», «столовый сахар», «пищевая сода» и «английская соль.”
• В одну чашку для поваренной соли отмерьте 50 грамм соли.
• В одну столовую чашку для сахара отмерьте 250 граммов сахара.
• В одну чашку для пищевой соды отмерьте 20 граммов пищевой соды.
• В одну чашку для английской соли отмерьте 150 граммов английской соли.
• Для каждой чашки взвесьте ее и запишите массу (вес).
• Добавьте 100 миллилитров дистиллированной воды в каждую чашку. Используйте мерную чашку, чтобы убедиться, что в каждой чашке одинаковое количество воды.Вода должна быть комнатной температуры и одинаковой для всех чашек. Вы можете использовать термометр, чтобы убедиться в этом.

Порядок действий

• Возьмите обе чашки с поваренной солью, которые вы пометили. С помощью мерной ложки осторожно добавьте одну чайную ложку поваренной соли на 100 миллилитров дистиллированной воды.
• Перемешайте чистой ложкой, пока вся соль не растворится. Что вы замечаете, когда добавляете в воду соль?
• Продолжайте добавлять в воду одну чайную ложку соли и каждый раз помешивать, пока соль не перестанет растворяться. Что происходит, если соль больше не растворяется?
• Повторите эти шаги с обеими чашками с надписью «Английская соль». В какой момент раствор английской соли становится насыщенным?
• Повторите действия с пищевой содой. Сколько чайных ложек пищевой соды можно растворить в воде?
• Повторите действия с сахаром. Вы добавляли больше или меньше сахара по сравнению с другими соединениями?
• Поместите каждую из чашек с оставшимися твердыми частицами на весы и запишите массу (вес) каждой из них. Сколько каждого вещества вы употребляли?
• Вычтите измеренную массу из начальной массы (см. Раздел «Приготовление») для каждого соединения. Что разница в массе говорит вам о растворимости каждого из соединений? Какое соединение наиболее или наименее растворимо в дистиллированной воде?
• Extra: Меняется ли растворимость, если вы используете другой растворитель? Повторите тест, но вместо дистиллированной воды используйте медицинский спирт, растительное масло или жидкость для снятия лака в качестве растворителя. Как это повлияет на ваши результаты?
• Extra: Можете ли вы найти другие вещества или химические вещества, которые можно растворить в дистиллированной воде? Как их растворимость соотносится с растворимостью соединений, которые вы тестировали?
• Extra: Растворимость соединений также сильно зависит от температуры растворителя. Как вы думаете, сможете ли вы растворить больше соли или сахара в горячей или холодной воде? Протестируйте, чтобы узнать!

Наблюдения и результаты
Все ли ваши протестированные соединения растворялись в дистиллированной воде? Должны были — но в разной степени.Вода в целом является очень хорошим растворителем и способна растворять множество различных соединений. Это потому, что он может взаимодействовать с множеством разных молекул. Вы должны были заметить, что сахар имеет самую высокую растворимость среди всех протестированных соединений (около 200 граммов на 100 миллилитров воды), за ним следуют английская соль (около 115 граммов / 100 миллилитров), поваренная соль (около 35 граммов / 100 миллилитров) и пищевая сода ( почти 10 грамм / 100 миллилитров).

Это связано с тем, что каждое из этих соединений имеет разные химические и физические свойства, основанные на их различной молекулярной структуре.Все они состоят из разных химических элементов и образованы разными типами связей. В зависимости от этой структуры молекулам воды более или менее сложно разорвать эти связи и образовать новые с молекулами растворенного вещества, чтобы растворить их в растворе.

Очистка
Вы можете утилизировать любой из ваших растворов в раковине. После этого дайте воде течь некоторое время, чтобы правильно промыть раковину. Выбросьте все оставшиеся твердые частицы в обычную корзину.Вымойте руки водой с мылом.

Больше для изучения
Насыщенные растворы: Измерение растворимости, от приятелей науки
Наука о солености: как разделить растворимые растворы, от Scientific American
Наука о растворимости: Как вырастить лучшие кристаллы, от Scientific American
Science Activity для всех возрастов !, от Science Buddies

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Растворимость — обзор | Темы ScienceDirect

Тесты на растворимость

Тесты на растворимость — это метод, который в судебной медицине используется лишь изредка.Типы доказательств, которые могут быть исследованы на растворимость, включают краску, волокна, пластмассы, взрывчатые вещества и наркотики. Однако, поскольку испытания на растворимость являются разрушающими испытаниями, они обычно не используются, особенно если доступны только небольшие образцы, а неразрушающий контроль предоставит аналогичные средства распознавания. Однако в некоторых случаях информация, полученная в результате тестирования растворимости, не может быть получена каким-либо другим способом. Результаты тестирования растворимости зависят от многих различных свойств материала, таких как размер и форма молекулы, полярность, сила растворителя, вязкость, диффузия и механизм сольватации.Деструктивный характер тестирования растворимости означает, что рекомендуется протестировать известный образец перед употреблением любого из исследуемых образцов, чтобы проверить эффективность результатов растворимости в схеме анализа.

Широкий спектр растворителей с разной полярностью и кислотностью используется способами, которые простираются от простого теста с использованием только одного растворителя для целей сравнения до разработки схем растворимости, ведущих к почти окончательной идентификации материала, например, с волокнами.Для наркотиков и взрывчатых веществ может быть полезно испытание растворимости в воде. Например, если такой наркотик, как кокаин, разбавить мукой, мука не растворится в воде. Таким образом, испытание на растворимость может быть прелюдией к экстракции растворителем и разделению, которые выполняются перед инструментальными методами. Хотя тестирование растворимости может помочь установить сходство между двумя образцами, оно не может индивидуализировать их по общему источнику.

При анализе красок можно использовать схему растворимости, чтобы различать лаки с неводной дисперсией, лаки, разбавленные растворителем, эмали, разбавленные растворителем, и эмали на водной основе.Растворители, используемые в этой схеме, включают ксилол, ледяную уксусную кислоту, азотную кислоту и горячий спиртовой гидроксид калия. Помимо растворения связующих для красок, следует также отметить цветовые реакции компонентов связующего и пигмента с окислителями и восстановителями, обычно присутствующими в реагентах для определения растворимости. Поскольку многие исследуемые образцы красок имеют микроскопические размеры, аналитик должен определить, перевешивает ли ценность полученной информации разрушительный характер теста. Это может относиться к некоторым автомобильным краскам, особенно к краскам на основе акриловых связующих, которые можно рассматривать как растворные или дисперсионные лаки.Инструментальные методы не позволяют различить два типа акрилового связующего; однако растворимость ксилола дает быстрый ответ, поскольку дисперсионные лаки растворимы, а растворные лаки — нет.

Испытания волокон на растворимость могут предоставить полезную дополнительную информацию для идентификации произведенных волокон при использовании в сочетании с типичными неразрушающими методами. Хотя тестирование может проводиться на неидентифицированном волокне без известного образца для сравнения, наиболее полезно проводить тестирование растворимости в волокнах, одновременно наблюдая как известные, так и опрошенные образцы.В некоторых случаях полная растворимость не наблюдается, и другие возможные реакции волокон на растворители включают изменение цвета, набухание, гелеобразование и усадку. Реакция на конкретный растворитель напрямую связана с химическим составом волокна. Как правило, целлюлозные волокна, как натуральные, так и регенерированные, реагируют на кислые растворы, как и нейлон. Однако нейлон реагирует с соляной кислотой, а целлюлозные волокна — с серной кислотой. Рекомендуется использование растворителей с различной полярностью и кислотностью, а распространенные растворители, используемые в схеме растворимости волокон, включают муравьиную кислоту, ледяную уксусную кислоту, ацетонитрил, хлороформ, циклогексанон, ацетон, азотную кислоту, серную кислоту (75%), серную кислоту. (100%) и вода.Поскольку большинство волокон можно идентифицировать с помощью комбинации микроскопии и инструментального анализа, использование растворимости для идентификации в настоящее время не является обычным явлением.

Глава 9.2: Растворимость и структура

Растворы молекулярных веществ в жидкостях

Лондонские дисперсионные силы, диполь-дипольные взаимодействия и водородные связи, которые удерживают молекулы на других молекулах, обычно слабые. Даже в этом случае для нарушения этих взаимодействий требуется энергия.

Для растворов газов в жидкостях мы можем спокойно игнорировать энергию, необходимую для разделения молекул растворенного вещества, потому что молекулы в газовой фазе уже разделены.Таким образом, нам нужно учитывать только энергию, необходимую для разделения молекул растворителя, и энергию, выделяемую при новых взаимодействиях растворенного вещества и растворителя.

Неполярные газы, такие как N ₂ , O ₂ и Ar, не имеют дипольного момента и не могут вступать в диполь-дипольные взаимодействия или водородные связи. Следовательно, единственный способ их взаимодействия с растворителем — это дисперсионные силы Лондона, которые могут быть слабее, чем взаимодействия растворитель-растворитель в полярном растворителе. Поэтому неудивительно, что неполярные газы наиболее растворимы в неполярных растворителях.Взаимодействия между молекулами растворителя и взаимодействия растворитель-растворенное вещество представляют собой как силы лондонской дисперсии, так и примерно равные по величине.

Когда взаимодействия растворитель-растворитель и растворитель-растворенное вещество одинаковы, раствор называют идеальным. В идеальном газе молекулы вообще не взаимодействуют. В идеальной жидкости молекулы должны взаимодействовать, чтобы удерживать жидкость вместе, но взаимодействие между молекулами растворителя и между молекулами растворителя и растворенного вещества одинаковое.

Напротив, для раствора неполярного газа в полярном растворителе взаимодействие молекул полярного растворителя намного больше, чем взаимодействие молекул полярного растворителя с неполярными молекулами растворенного вещества. В результате неполярные газы менее растворимы в полярных растворителях, чем в неполярных растворителях. Например, концентрация N ₂ в насыщенном растворе N ₂ в воде, полярном растворителе, составляет всего 7,07 × 10 ⁻⁴ M по сравнению с 4,5 × 10 ⁻³ M для насыщенного раствора. из N ₂ в бензоле, неполярном растворителе.

Растворимость неполярных газов в воде обычно увеличивается с увеличением молекулярной массы газа, как показано в Таблице 9.2.1. Это в точности ожидаемая тенденция: по мере того, как молекулы газа становятся больше, сила взаимодействия растворитель-растворенное вещество из-за Лондонские дисперсионные силы возрастают, приближаясь к силе взаимодействия растворитель – растворитель.

Таблица 9.2.1 Растворимость выбранных газов в воде при 20 ° C и давлении 1 атм.

Газ	Растворимость (М) × 10 −4
He	3.90
Ne	4,65
Ар	15,2
Kr	27,9
Xe	50,2
H 2	8,06
N 2	7,07
CO	10.6
О 2	13,9
N 2 O	281
Канал 4	15,5

Практически все обычные органические жидкости, полярные или нет, смешиваются. Сила межмолекулярного притяжения сопоставима; и решения близки к идеальным. Другой фактор, который мы обсудим в главе 17, увеличение беспорядка (энтропии), приводит к образованию раствора.Однако, если преобладающие межмолекулярные взаимодействия в двух жидкостях сильно отличаются друг от друга, они могут быть несмешиваемыми. Например, органические жидкости, такие как бензол, гексан, CCl ₄ и CS ₂ (S = C = S), неполярны и не обладают способностью действовать как доноры или акцепторы водородных связей с растворителями, связывающими водородные связи, такими как H ₂ O, HF и NH ₃ ; следовательно, они не смешиваются с этими растворителями. При встряхивании с водой они образуют отдельные фазы или слои, разделенные границей раздела (Рисунок 9.2.3), область между двумя слоями. Однако тот факт, что две жидкости несовместимы, не означает, что не полностью нерастворимы друг в друге. Например, 188 мг бензола растворяется в 100 мл воды при 23,5 ° C. Добавление большего количества бензола приводит к разделению верхнего слоя, состоящего из бензола, с небольшим количеством растворенной воды (растворимость воды в бензоле составляет всего 178 мг / 100 мл бензола).

Рисунок 9.2.3 Вода не смешивается с перфторгептаном (и большинством галогенированных соединений) . Поскольку вода менее плотная, чем перфторгептан, слой воды плавает сверху. Золотая рыбка плавает в слое воды. Рисунок из Википедии ..

Растворимость простых спиртов в воде приведена в таблице 9.2.2. Только три самых легких спирта (метанол, этанол и n -пропанол) полностью смешиваются с водой. По мере увеличения молекулярной массы спирта увеличивается доля углеводорода в молекуле. Соответственно, важность водородных связей и диполь-дипольных взаимодействий в чистом спирте уменьшается, в то время как важность лондонских дисперсионных сил возрастает, что приводит к все меньшему количеству благоприятных электростатических взаимодействий с водой.Органические жидкости, такие как ацетон, этанол и тетрагидрофуран, достаточно полярны, чтобы полностью смешиваться с водой, но в то же время достаточно неполярны, чтобы полностью смешиваться со всеми органическими растворителями.

Таблица 9.2.2 Растворимость органических спиртов с прямой цепью в воде при 20 ° C

Спирт	Растворимость (моль / 100 г H 2 O)
метанол	полностью смешивается
этанол	полностью смешивается
n -пропанол	полностью смешивается
n -бутанол	0.11
n -пентанол	0,030
n -гексанол	0,0058
n -гептанол	0,0008

Те же принципы регулируют растворимость твердых молекул в жидкостях. Например, элементарная сера — это твердое тело, состоящее из циклических молекул S ₈ , не имеющих дипольного момента.Поскольку кольца S ₈ в твердой сере удерживаются на других кольцах силами дисперсии Лондона, элементарная сера нерастворима в воде. Однако он растворим в неполярных растворителях, которые имеют сопоставимые силы дисперсии Лондона, таких как CS ₂ (23 г / 100 мл). Напротив, глюкоза содержит пять -ОН-групп, которые могут образовывать водородные связи. Следовательно, глюкоза хорошо растворяется в воде (91 г / 120 мл воды), но практически не растворяется в неполярных растворителях, таких как бензол. Здесь показана структура одного изомера глюкозы.

Низкомолекулярные углеводороды с сильно электроотрицательными и поляризуемыми атомами галогена, такие как хлороформ (CHCl ₃ ) и метиленхлорид (CH ₂ Cl ₂ ), обладают как значительными дипольными моментами, так и относительно сильными дисперсионными силами Лондона. Таким образом, эти углеводороды являются мощными растворителями для широкого ряда полярных и неполярных соединений. Нафталин, который является неполярным, и фенол (C ₆ H ₅ OH), который является полярным, хорошо растворимы в хлороформе.Напротив, растворимость ионных соединений в значительной степени определяется не полярностью растворителя, а, скорее, его диэлектрической проницаемостью , мерой его способности разделять ионы в растворе, как вы скоро увидите.

Пример 9.2.1

Определите наиболее важные взаимодействия растворенного вещества и растворителя в каждом растворе.

1. йод в бензоле

2. анилин (C ₆ H ₅ NH ₂ ) в дихлорметане (CH ₂ Cl ₂ )

3. йод в воде

Дано: компонентов решений

Запрошено: преобладающих взаимодействий растворенного вещества и растворителя

Стратегия:

Определите все возможные межмолекулярные взаимодействия как растворенного вещества, так и растворителя: дисперсионные силы Лондона, диполь-дипольные взаимодействия или водородные связи.Определите, какой фактор может быть наиболее важным в образовании раствора.

Решение:

1. Бензол и I ₂ являются неполярными молекулами. Единственно возможные силы притяжения — это лондонские дисперсионные силы.
2. Анилин — полярная молекула с группой –NH ₂ , которая может действовать как донор водородной связи. Дихлорметан также полярен, но у него нет явного акцептора водородной связи. Следовательно, наиболее важные взаимодействия между анилином и CH ₂ Cl ₂ , вероятно, будут лондонскими взаимодействиями.
3. Вода — это высокополярная молекула, которая участвует в обширных водородных связях, тогда как I ₂ — неполярная молекула, которая не может действовать как донор или акцептор водородной связи.