Лекции по химии: Растворимость и природа растворенного вещества

Растворимость различных веществ зависит от природы растворенного вещества и растворителя и от термодинамических условий – t˚ и давления. Количественно растворимость выражается концентрацией насыщенного раствора, т.е. раствора, находящегося при данных условиях в равновесии с избытком растворяемого вещества.

Процесс растворения связан с диффузией, т.е. с самопроизвольным распределением частиц одного вещества между частицами другого.

При внесении растворяемого вещества в растворитель процесс растворения идет самопроизвольно () и раствор остается ненасыщенным. Когда энтальпийный и энтропийный факторы процесса станут одинаковыми, т.е. , система окажется в состоянии истинного равновесия. Раствор станет насыщенным. В такой системе неопределенно долго могут сосуществовать раствор и избыток растворенного вещества. Равновесие может быть нарушено только в результате изменения t˚, Р или введения других веществ. Можно получить и пересыщенный раствор, т.е. такой, концентрация которого выше концентрации насыщенного раствора. Их можно приготовить осторожным и медленным охлаждением насыщенных при высокой t˚ растворов.

Встряхивание или внесение в него кристаллов того же вещества, вызывает кристаллизацию.

Происходит выделение избытка растворенного вещества и раствор становится насыщенным.

Растворимость данного вещества равна его концентрации в насыщенном растворе.

Растворимость – наиболее изученное свойство растворов. Абсолютно нерастворимых растворов нет. Даже Au и Ag растворимы в воде.

Растворимость определяется тремя факторами: природой вещества, его агрегатным состоянием и внешними условиями (t˚, Р и др.).

Растворы, концентрация которых численно приближается к концентрации насыщенного раствора данного вещества, являются концентрированными, а сильно отличающиеся от насыщенных по своему составу – разбавленными.

Предельно разбавленными растворами называют растворы, содержащие чрезвычайно мало растворенного вещества.

При растворении какого-либо вещества в воде одновременно протекают 2 процесса:

Когда раствор ненасыщен, то процесс растворения новых количеств этого вещества преобладает над осаждением его из раствора.

В перенасыщенном растворе наблюдается обратное явление – преобладает процесс выделения растворенного вещества из раствора.

В насыщенном растворе, находящимся над осадком растворенного вещества, устанавливается состояние динамического равновесия. V_{растворения}= скорости осаждения.

Согласно закону действия масс:

В гомогенных системах столкновения между элементарными частицами происходят по всей толще реагирующих веществ. В гетерогенных столкновения растворенного вещества и твердого вещества происходит лишь на поверхности раздела фаз, и независимо от количества твердого вещества.

Произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном водном растворе называют ПР (произведением растворимости).

т.е. при установившемся равновесии в насыщенном водном растворе малорастворимого электролита при данных t˚ и Р независимо от изменения концентраций отдельных ионов величина ПР остается постоянной.

Например, если в растворе AgCl увеличит концентрацию Ag⁺, то уменьшится концентрация Cl – ионов, и наоборот.

В общем виде уравнение ПР для малорастворимых электролитов выражают:

где и – концентрации катионов и анионов,

а и b – коэффициенты, показывающие число соответствующих ионов при электролитической диссоциации одной молекулы.

Например:

В ненасыщенном растворе ионное произведение представляет меньшую величину, чем ПР и осадок будет переходить в раствор до тех пор, пока величина ионного произведения не достигнет величины ПР.

В пересыщенном растворе наоборот, поэтому осадок будет образовываться до тех пор, пока значение ионного произведения растворимости не станет = ПР.