Растворимость

Количественно растворимость того или иного вещества выражается концентрацией насыщенного раствора. Чаще всего ее выражают при помощи массы вещества, которая может растворяться в 100 г воды при данной температуре, и иногда называюткоэффициентом растворимости или просторастворимостью вещества. Так, например, при 18° С в 100 г воды растворяется 51,7 г соли нитрата свинца (II)(т.е. растворимость этой соли при 18° С равна 51,7). Если при той же температуре сверх этой массы добавить еще соль нитрата свинца (II), то она не растворяется, а выпадает в виде осадка.

Говоря о растворимости вещества, следует указывать температуру при растворении. Чаще всего растворимость твердых веществ с увеличением температуры возрастает.

В отличие от большинства твердых тел растворимость газов в воде с повышением температуры уменьшается, что обусловлено непрочностью связи между молекулами растворенного газа и растворителя.

Другой важной закономерностью, описывающей растворимость газа в жидкостях, является закон Генри:растворимость газа прямо пропорциональна его давлению над жидкостью.

Эта закономерность выражается формулой:

x= kр,

где х - молярная доля растворенного вещества;р- давление;k - постоянная величина.

Следует отметить, что причины различной растворимости веществ до настоящего времени до конца не выяснены. Между тем, еще до обоснования теории растворов опытным путем было установлено правило, согласно которому подобное растворяется в подобном. Так, вещества с ионным типом связи (соли, щелочи) или полярным (спирты, альдегиды) хорошо растворимы в полярных растворителях, в первую очередь в воде. Например, метиловый, этиловый и пропиловый спирты смешиваются с водой в любых соотношениях. По мере дальнейшего увеличения углеводородного радикала в молекулеROHпроисходит уменьшение полярности связи О-Н и растворимость спиртов в воде и воды в спиртах понижается. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле на порядок выше, чем в воде, так как их молекулы (О₂ и C6H6) неполярны. Вместе с тем аммиак, молекулы которого полярны, намного лучше растворяется в воде, чем в неполярных органических растворителях.

Важной характеристикой любого раствора является его состав. Существуют различные способы численного выражения состава растворов: массовая доля растворенного вещества, молярная концентрация и др.

Массовая доля растворенного вещества- это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к общей массе раствора, т.е.

Где Wв - массовая доля растворенного вещества; mв - масса растворенного веществаm- общая масса раствора.

Массовую долю растворенного вещества Wв обычно выражают в долях единицы или в процентах. Например, если массовая доля серной кислоты в воде равна 0,05, или 5%, это означает, что в растворе серной кислоты массой 100г содержится серная кислота массой 5г и вода массой 95г.

Для количественной характеристики растворов используется понятие концентрация - величина, характеризующая число частиц, отнесенное к единице объема. В химии концентрацию обычно измеряют не числом частиц, а числом молей в единице объема. Чаще всего используют молярную концентрацию.

Молярная концентрация, или молярность, - величина, равная

отношению количества растворенного вещества к объему раствора, т.е.

где С(х) - молярная концентрация частиц х; n(х) - количество вещества частиц х, содержащихся в растворе;V - объем раствора.

Основной единицей молярной концентрации является моль/л. Примеры записи молярной концентрации: С(НС1) = 0,1 моль/л, C() = 10 моль/л, С() = 0,5 моль/л.

Раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворенного вещества, называется молярным. Если в 1 л раствора содержится 0,1 моль вещества, то он называется децимолярным, 0,01 моль - сантимолярным, 0,001 моль - миллимолярным.

Для расчетов в химии используется внесистемная единица - молярная доля. Молярная доля равна отношению числа молей данного вещества в растворе к общему числу молей веществ, образующих раствор (в общем случае число компонентов раствораi≥2)

где xi и ni - молярная доля и число молейi-го компонента;- общее число молей.

Например, для сплава Вуда, содержащего 1 моль Bi, 0,5 моль РЬ, 0,44 мольSnи 0,46 мольCd, молярная доля последнего равна