CEI 6 FACTORI PRINCIPALI CARE AFECTEAZĂ SOLUBILITATEA - CHIMIE - 2025

Factorii principali care afectează solubilitatea sunt polaritatea, efectul ionic comun, temperatura, presiunea, natura solutului și factorii mecanici. Solubilitatea este capacitatea unei substanțe chimice solide, lichide sau gazoase (numite solut) de a se dizolva într-un solvent (de obicei un lichid) și de a forma o soluție.

Solubilitatea unei substanțe depinde fundamental de solventul utilizat, precum și de temperatură și presiune. Solubilitatea unei substanțe într-un anumit solvent este măsurată prin concentrația soluției saturate.

O soluție este considerată saturată atunci când adăugarea de solut suplimentar nu mai crește concentrația soluției.

Gradul de solubilitate variază mult în funcție de substanțe, de la infinit solubil (complet miscibil), cum ar fi etanolul în apă, până la ușor solubil, cum ar fi clorura de argint în apă. Termenul "insolubil" este adesea aplicat compușilor slab solubili (Boundless, SF).

Anumite substanțe sunt solubile în toate proporțiile cu un solvent dat, cum ar fi etanolul în apă, această proprietate este cunoscută sub numele de miscibilitate.

În diferite condiții, solubilitatea în echilibru poate fi depășită pentru a da o așa-numită soluție suprasaturată (Solubilitate, SF).

Principalii factori care afectează solubilitatea

1- polaritate

În majoritatea cazurilor, soluțiile se dizolvă în solvenți care au o polaritate similară. Chimiștii folosesc un aforism popular pentru a descrie această caracteristică a soluților și a solvenților: „se dizolvă ca”.

Solutele nonpolare nu se dizolvă în solvenți polari și invers (Educating online, SF).

2- Efectul ionului comun

Efectul ionic comun este un termen care descrie scăderea solubilității unui compus ionic atunci când la amestec se adaugă o sare care conține un ion care există deja în echilibru chimic.

Acest efect este cel mai bine explicat prin principiul lui Le Châtelier. Imaginează-ți dacă sulfatul de calciu compus ionic ușor solubil, CaSO ₄ , a fost adăugat în apă. Ecuația ionică netă pentru echilibrul chimic rezultat este următoarea:

CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42− (aq)

Sulfatul de calciu este ușor solubil. La echilibru, majoritatea calciului și sulfatului există sub forma solidă a sulfatului de calciu.

Să presupunem că în soluție s-a adăugat sulfat de cupru compus ionic solubil (CuSO ₄ ). Sulfatul de cupru este solubil; Prin urmare, singurul său efect major asupra ecuației ionice nete este adăugarea mai multor ioni sulfați (SO ₄ ^2- ).

CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42− (aq)

Ionii de sulfat disociați de sulfat de cupru sunt deja prezenți (comuni cu) în amestecul de ușoară disociere a sulfatului de calciu.

Prin urmare, această adăugare de ioni sulfat subliniază echilibrul stabilit anterior.

Principiul lui Le Chatelier dictează că stresul suplimentar din această parte a produsului de echilibru duce la trecerea echilibrului către partea reactanților pentru a ușura acest nou stres.

Datorită deplasării către partea reactantă, se reduce în continuare solubilitatea sulfatului de calciu ușor solubil (Erica Tran, 2016).

3- Temperatura

Temperatura are un efect direct asupra solubilității. Pentru majoritatea solidelor ionice, creșterea temperaturii crește cât de repede se poate face soluția.

Pe măsură ce temperatura crește, particulele solide se mișcă mai repede, ceea ce crește șansele ca acestea să interacționeze cu mai multe particule ale solventului. Aceasta duce la o creștere a vitezei cu care se produce o soluție.

De asemenea, temperatura poate crește cantitatea de solut care poate fi dizolvată într-un solvent. În general, pe măsură ce temperatura crește, se dizolvă mai multe particule de solut.

De exemplu, adăugarea zahărului de masă în apă este o metodă ușoară de a face o soluție. Când această soluție este încălzită și se adaugă zahăr, se constată că se pot adăuga cantități mari de zahăr, deoarece temperatura crește în continuare.

Motivul pentru aceasta este că pe măsură ce temperatura crește, forțele intermoleculare se pot rupe mai ușor, permițând atragerea mai multor particule de solut de particulele de solvent.

Există, însă, și alte exemple în care creșterea temperaturii are un efect foarte mic asupra cantității de solut care poate fi dizolvată.

Sarea de masă este un exemplu bun: puteți dizolva aproximativ aceeași cantitate de sare de masă în apă cu gheață ca și în apă clocotită.

Pentru toate gazele, pe măsură ce temperatura crește, solubilitatea scade. Teoria moleculară cinetică poate fi folosită pentru a explica acest fenomen.

Pe măsură ce temperatura crește, moleculele de gaz se mișcă mai repede și sunt capabile să scape de lichid. Solubilitatea gazului scade apoi.

Figura 1: grafic de solubilitate față de temperatură.

Analizând graficul de mai jos, gazul de amoniac, NH3, arată o scădere puternică a solubilității pe măsură ce temperatura crește, în timp ce toate solidele ionice prezintă o creștere a solubilității pe măsură ce temperatura crește (CK-12 Foundation, SF) .

4- Presiune

Al doilea factor, presiunea, afectează solubilitatea unui gaz într-un lichid, dar niciodată a unui solid care se dizolvă într-un lichid.

Când se aplică presiune pe un gaz care se află deasupra suprafeței unui solvent, gazul se va deplasa în solvent și va ocupa o parte din spațiile dintre particulele de solvent.

Un bun exemplu este soda carbonatată. Se aplică presiune pentru a forța moleculele de CO2 în sifon. Este adevărat și contrariul. Când presiunea gazului scade, solubilitatea acestui gaz scade și ea.

Când deschideți o cutie de sodă, presiunea din sodă scade, astfel încât gazul începe imediat să iasă din soluție.

Dioxidul de carbon depozitat în sodă este eliberat și puteți vedea fizzul pe suprafața lichidului. Dacă lăsați o cutie de sodă deschisă pentru o perioadă de timp, puteți observa că băutura devine plată din cauza pierderii de dioxid de carbon.

Acest factor de presiune a gazului este exprimat în legea lui Henry. Legea lui Henry afirmă că, la o temperatură dată, solubilitatea unui gaz într-un lichid este proporțională cu presiunea parțială a gazului deasupra lichidului.

Un exemplu al legii lui Henry apare în scufundări. Când o persoană se scufundă în apă adâncă, presiunea crește și mai multe gaze se dizolvă în sânge.

În timp ce se ridică dintr-o scufundare în apă adâncă, scafandrul trebuie să se întoarcă la suprafața apei cu o viteză foarte lentă pentru a permite tuturor gazelor dizolvate să părăsească sângele foarte lent.

Dacă o persoană urcă prea repede, poate apărea o urgență medicală din cauza gazelor care ies din sânge prea repede (Papapodcasts, 2010).

5- Natura solutiei

Natura solutului și solventului și prezența altor substanțe chimice în soluție afectează solubilitatea.

De exemplu, mai mult zahăr poate fi dizolvat în apă decât sare în apă. În acest caz, se spune că zahărul este mai solubil.

Etanolul în apă este complet solubil unul cu celălalt. În acest caz particular, solventul va fi compusul care se găsește într-o cantitate mai mare.

Mărimea solutului este, de asemenea, un factor important. Cu cât moleculele de solut sunt mai mari, cu atât greutatea și dimensiunea moleculară sunt mai mari. Este mai dificil pentru moleculele de solvent să înconjoare molecule mai mari.

Dacă se exclud toți factorii menționați mai sus, se poate constata o regulă generală conform căreia particulele mai mari sunt în general mai puțin solubile.

Dacă presiunea și temperatura sunt aceleași ca între două solute de aceeași polaritate, cea cu particule mai mici este de obicei mai solubilă (factori care afectează solubilitatea, SF).

6- factori mecanici

Spre deosebire de viteza de dizolvare, care depinde în principal de temperatură, rata de recristalizare depinde de concentrația de solut la suprafața zăbrelei de cristal, care este favorizată atunci când o soluție este imobilă.

Prin urmare, agitația soluției previne această acumulare, maximizând dizolvarea. (vârfuri de saturație, 2014).

Referințe

1. (SF). Solubilitate. Recuperat de la boundles.com.
2. Fundația CK-12. (SF). Factorii care afectează solubilitatea. Recuperat de ck12.org.
3. Educarea online. (SF). Factorii care afectează solubilitatea. Recuperat de la solubilityofthings.com.
4. Erica Tran, DL (2016, 28 noiembrie). Solubilitate și factori care afectează solubilitatea. Recuperat din chem.libretexts.org.
5. Factorii care afectează solubilitatea. (SF). Recuperat din scienceource.pearsoncanada.ca.
6. (2010, 1 martie). Factorii care afectează solubilitatea Partea a 4-a. Recuperat de pe youtube.com.
7. Solubilitate. (SF). Recuperat din chemed.chem.purdue.ed.
8. vârfuri de saturație. (2014, 26 iunie). Recuperat de la chimie libretex.org.