Растворимость и ее зависимость от различных факторов. Законы Генри и Сеченов

Растворимость газов в жидкостях может меняться в очень ши­роких пределах. Так, например, в 100 объемах воды при 20 °С рас­творяется 2 объема водорода, 3 объема кислорода, 88 объемов оксида углерода (IV). В этих же условиях в 1 объеме воды растворяется свыше 400 объе­мов хлороводорода и 700 объемов аммиака.

Растворимость жидкостей в жидкостях очень сложным обра­зом зависит от их природы. Можно выделить три класса жидкостей, различающихся способностью к взаимному растворению.

1. Жидкости, практически не растворяющиеся друг в друге (Н₂О – Нg, Н₂О – С₆Н₆).

2. Жидкости, неограниченно растворяющиеся друг в друге (Н₂О – С₂Н₅OН, Н₂О – СН₃СООН).

3. Жидкости, ограниченно растворяющиеся друг в друге (Н₂О – С₂Н₅OС₂Н₅, Н₂О – С₂H₆NH₂).

Растворимость твердых веществ в жидкостях в первую оче­редь определяется характером химических связей в их кристалличе­ских решетках. Молекулярные (или атомные) кристаллы, структурными единицами которых являются атомы или молекулы с ковалентным неполярным типом связи, прак­тически не растворимы в воде (например, графит, алмаз, сера, кри­сталлический иод и др.).

Влияние температуры на растворимость газов, жидкостей и твердых веществ. С повышением температуры растворимость почти всех твердых веществ и вза­имная растворимость жидкостей увеличивается.

Раство­римость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается. Известно, что если оставить в теплом помещении стакан с холодной водой, то через некоторое время внутренние стенки стакана покрыва­ются пузырьками воздуха.

Влияние давления. В отличие от твердых веществ и жидкостей, на растворимость газов очень сильно влияет давление, под кото­рым находится газ. Если же давление газа увеличить, например, в два раза, то во столько же раз увеличится и концентрация его молекул над жидкостью, а сле­довательно, и скорость растворения газа. В общем виде зависимость растворимости газов от давления вы­ражается законом Генри: при постоянной температуре раствори­мость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью:

C(X) = К_Г · Р(Х)

где C(X) – концентрация газа в насыщенном растворе, моль/л; К_Г – постоянная Генри для газа X, моль · л^–1 · Па^–1; Р(Х) – давление газа Х над раствором, Па.

Закону Генри строго подчиняются только такие газы, раствори­мость которых сравнительно невелика и которые не вступают в хи­мическое взаимодействие с растворителем.

Растворение всегда сопровождается убылью энергии Гиббса, при этом независимо от знака изменения энтальпии при растворении всегда ΔG < 0, так как переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочению.

Закон Сеченова И.М.: растворимость газов в жидкости в присутствии электролита понижается, происходит как бы высаливание газа. (Высаливание – соль бросают в смесь воды и спирта, происходит разделение смеси, спирт всплывает.)

С(х) = С₀· е^{- КсСэл}

где, С(х) – растворимость газа в присутствии электролита;

С₀– растворимость газа в чистом растворителе;

е – основание натурального логарифма;

К_с– постоянная Сеченова;

С_эл– концентрация электролита.

Существуют состояния, возникающие в результате большого потребления электролитов, витаминов, минеральной воды. В результате в организме накапливается много электролитов, которые способствуют снижению растворимости кислорода. У человека появляются вялость, слабость, повышенная утомляемость. Содержание белков, липидов и других молекул также влияет на растворимость газов в крови.