Стислі теоретичні відомості. Розчинність твердих речовин в рідинах визначається природою розчинника і розчиненої речовини, а також температурою

Розчинність твердих речовин в рідинах визначається природою розчинника і розчиненої речовини, а також температурою. При розчиненні твердої речовини і рідині досягається концентрація, при якій тверда речовина дальше перестає розчинятися і встановляється рівновага між розчином і твердою речовиною. Такий розчин називається насиченим. Концентрація насиченого розчину будь-якої речовини при певній температурі постійна і характеризує розчинність цієї речовини.

При певних умовах можливо отримати розчини, концентрація яких вище концентрації насиченого розчину. Такі розчини називаються перенасиченими. Вони дуже не стійкі і при перемішуванні, струшуванні або попаданні в них твердих частинок розділяються на осадок розчиненої речовини і насичений розчин.

Розчинення твердих речовин відбувається поглинанням або виділенням теплоти, які звичайно відносять до одного молю розчиненої речовини. Різність в знаках теплового ефекту розчинення можливо пояснити тим, що при розчиненні твердих речовин в рідинах одночасно відбуваються два процеси – взаємодія молекул розчинника з молекулами або іонами твердої речовини (сольватація або при розчиненні в воді – гідратація) і руйнування твердої речовини з розміщенням її по всьому об’єму розчину. При сольватації енергія виділяється (DН₁< 0), а на руйнування твердої речовини енергія затрачується (DН₂ > 0). Сумарний тепловий ефект залежить від абсолютних значень DН₁ і DН₂ і може бути як позитивним, так і негативним.

При розчиненні в воді, наприклад хлориду калію з дуже міцною кристалічною решіткою, іони калію і хлорид-іони гідратуються і енергія DН₁, яка виділяється при цьому, компенсує більшу частину енергії DН₂, яка необхідна для руйнування кристалічної решітки. Відповідно, по абсолютному значенню DН₂ більше, як DН₁ і при розчиненні хлориду калію в воді теплота буде поглинатися з навколишнього середовища, процес ендотермічний. Процес розчинення в воді хлориду натрію практично не має теплового ефекту, так як енергія гідратації практично дорівнює енергії руйнування кристала. Розчинення кристалічного CuCI₂×2H₂O відбувається виділенням теплоти, процес екзотермічний, так як енергія гідратації значно перевищує енергію руйнування твердого тіла.

Знак теплового ефекту визначає і вплив температури на розчинність. Процес розчинення більшості твердих речовин ендотермічний і з підвищенням температури розчинність збільшується. Для деяких речовин з підвищенням температури розчинність зменшується, оскільки процес їх розчинення екзотермічний.

Завдання для виконання самостійної роботи.