Розчинність

Теплота розчинення. Гідрати та кристалогідрати

Більшість кристалічних речовин розчиняється в рідинах з поглинанням теплоти, але при розчиненні в воді КОН, безводного купрум(II) сульфату та багатьох інших твердих речовин, а також всіх газів і деяких рідин (наприклад, H₂SO₄) відбувається виділення теплоти.

Кількість теплоти, яка поглинається або виділяється при розчиненні одного моль речовини, називають теплотою розчинення цієї речовини.

Наприклад, при розчиненні амоній нітрату NH₄NO₃ теплота поглинається (∆H = +26,48 кДж/моль), а при розчиненні калій гідроксиду теплота виділяється (∆H = -55,65 кДж/моль).

При розчиненні кристалів відбувається їх руйнування, що потребує затрати енергії.

Встановлено, що при розчиненні багатьох речовин їх молекули (або йони) взаємодіють з молекулами розчинника з утворенням сольватів або гідратів, якщо розчинник – вода.

Уявлення про існування в водних розчинах гідратів було обґрунтоване Д.Менделєєвим у 80-х роках ХІХ сторіччя.

Підтвердженням хімізму процесу розчинення є той факт, що багато речовин виділяється з водних розчинів у вигляді кристалів, які містять так звану кристалізаційну воду – кристалогідратів, наприклад, кристалогідрат купрум(ІІ) сульфату – CuSO₄ ^. 5 H₂O, натрій сульфату Na₂SO₄ ^. 10H₂O та ін.

За систематичною номенклатурою ці сполуки слід назвати так: купрум(ІІ) сульфат – вода(1/5), натрій сульфат – вода (1/10).

При розчиненні речовин загальний тепловий ефект складається з теплового ефекту розчинення і теплового ефекту сольватації або гідратації. Оскільки перший з цих процесів ендотермічний, а другий – екзотермічний, то загальний тепловий ефект процесу розчинення може бути як додатним, так і від’ємним.

Розчинністю називають здатність речовини розчинятись в тому чи іншому розчиннику. Мірою розчинності речовини може слугувати вміст її в насиченому розчині. Тому розчинність можна виражати так, як і склад розчину. Але найчастіше розчинність виражають числом одиниць маси безводної речовини, яка може розчинитись при даній температурі в 100 г розчинника з утворенням насиченого розчину. Цю величину ще називають коефіцієнтом розчинності.

Залежність між розчинністю і температурою дуже зручно зображати графічно – у вигляді кривих розчинності. Для побудови кривої розчинності на горизонтальній осі (абсцис) відкладають температуру, на вертикальній (ординат) – розчинність при відповідній температурі.

При розчиненні твердих речовин встановлюється рівновага:

кристал + розчинник L насичений розчин ±Q.

Застосовуючи принцип Ле Шательє до цієї рівноваги, приходимо до висновку, що в тих випадках, коли речовина розчиняється з поглинанням теплоти, підвищення температури призводить до збільшення її розчинності і, навпаки.

Розчинність твердих речовин практично не залежить від тиску.

Розчинність більшості рідин також не залежить від тиску, але з підвищенням температури збільшується.

При розчиненні газу в рідині встановлюється рівновага:

газ + рідина L насичений розчин.

При цьому об’єм системи значно зменшується, тому підвищення тиску повинно призводити до зсуву рівноваги вправо, тобто до збільшення розчинності газу. Ця залежність виражається законом Генрі: маса газу, який розчиняється при сталій температурі в даному об’ємі рідини, прямо пропорційна парціальному тиску газу.

Дата добавления: 2015-05-24