Определение растворимости в химии

Доктор Хельменстин имеет докторскую степень. в области биомедицинских наук и является научным писателем, педагогом и консультантом. Она преподавала научные курсы в средней школе, колледже и аспирантуре.

Растворимость определяется как максимальное количество вещества, которое может быть растворено в другом. Это максимальное количество растворенного вещества, которое может быть растворено в растворителе при равновесии, при котором образуется насыщенный раствор. При соблюдении определенных условий дополнительное растворенное вещество может быть растворено за пределами точки равновесной растворимости, что приводит к перенасыщению раствора. Помимо насыщения или перенасыщения добавление большего количества растворенного вещества не увеличивает концентрацию раствора. Вместо этого из раствора начинает выпадать избыток растворенного вещества.​

Процесс растворения называется растворение. Растворимость — это не то же самое свойство вещества, что и скорость растворения, которая описывает, насколько быстро растворенное вещество растворяется в растворителе.Растворимость — это не то же самое, что способность одного вещества растворять другое в результате химической реакции. Например, металлический цинк «растворяется» в соляной кислоте в результате реакции замещения, которая приводит к образованию ионов цинка в растворе и выделению газообразного водорода. Ионы цинка растворимы в кислоте. Реакция не зависит от растворимости цинка.

В известных случаях растворенное вещество — это твердое вещество (например, сахар, соль), а растворитель — жидкость (например, вода, хлороформ), но растворенное вещество или растворитель может быть газом, жидкостью или твердым телом. Растворитель может быть либо чистым веществом, либо смесью.

Термин нерастворимый подразумевает, что растворенное вещество плохо растворяется в растворителе. В очень редких случаях растворенные вещества не растворяются. Как правило, нерастворимое растворенное вещество еще немного растворяется. Хотя не существует жесткого предела, который определяет вещество как нерастворимое, обычно применяется порог, при котором растворенное вещество считается нерастворимым, если на 100 миллилитров растворителя растворяется менее 0,1 грамма.

Смешиваемость и растворимость

Если вещество растворимо во всех соотношениях в определенном растворителе, оно называется смешивающимся в нем или обладает свойством, называемым смешиваемостью. Например, этанол и вода полностью смешиваются друг с другом. С другой стороны, масло и вода не смешиваются и не растворяются друг в друге. Нефть и вода считаются несмешиваемый.

Растворимость в действии

Способ растворения растворенного вещества зависит от типов химических связей в растворенном веществе и растворителе. Например, когда этанол растворяется в воде, он сохраняет свою молекулярную идентичность этанола, но между молекулами этанола и воды образуются новые водородные связи. По этой причине при смешивании этанола и воды получается раствор меньшего объема, чем при сложении исходных объемов этанола и воды.

Когда хлорид натрия (NaCl) или другое ионное соединение растворяется в воде, это соединение диссоциирует на свои ионы. Ионы сольватируются или окружены слоем молекул воды.

Растворимость включает в себя динамическое равновесие, включающее противоположные процессы осаждения и растворения. Равновесие достигается, когда эти процессы происходят с постоянной скоростью.

Единицы растворимости

В диаграммах и таблицах растворимости указана растворимость различных соединений, растворителей, температуры и других условий. Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) определяет растворимость как отношение растворенного вещества к растворителю. Допустимые единицы концентрации включают молярность, моляльность, массу на объем, молярное отношение, мольную долю и так далее.

Факторы, влияющие на растворимость

На растворимость может влиять присутствие других химических веществ в растворе, фазы растворенного вещества и растворителя, температура, давление, размер частиц растворенного вещества и полярность.