Химия. 11 класс

Растворимость веществ в воде

Растворяя вещество в воде, можно получить насыщенные и ненасыщенные растворы.

Насыщенным называют такой раствор, в котором при заданной температуре вещество больше не растворяется. Соответственно, в ненасыщенном растворе можно растворить дополнительное количество вещества.

Именно к насыщенным растворам относится количественная характеристика способности вещества к растворению, или растворимость. Растворимость измеряют, определяя содержание растворённого вещества в его насыщенном растворе при заданной температуре.

Наиболее часто используют численную характеристику — растворимость (s). Растворимость численно равна максимальной массе вещества, способного при данной температуре раствориться в 100 г растворителя. Так, s¹⁰(KNO₃) равна 21 г/100 г воды при 10 °С.

Растворимость газа определяют как максимальный объём газа (V, см³), растворяющегося в 100 г растворителя при заданных температуре и давлении. Часто используют такую единицу измерения, как количество объёмов растворённого газа на один объём воды.

Растворимость нередко измеряют и в других величинах, указывая массовую долю или молярную концентрацию растворённого вещества в насыщенном растворе. Эти же величины применяют для количественного выражения состава ненасыщенных растворов. К этим величинам вы обратитесь, изучая материал следующего параграфа.

Как вам уже известно, вещества по растворимости в воде условно делят на три группы (см. второй форзац). Вещество считают растворимым, если при 20 °С растворяется более 1 г вещества в 100 г воды или 100 см³ в 100 г воды в случае газов. Вещество малорастворимо, если его растворимость находится в пределах от 0,01 до 1 г в 100 г воды, и практически нерастворимо при растворимости менее 0,01 г в 100 г воды.

Концентрированные растворы содержат много растворённого вещества, а в разбавленных растворах концентрация растворённого вещества мала. Деление растворов на концентрированные и разбавленные условно. Оно не связано с делением на насыщенные и ненасыщенные растворы. Например, насыщенный раствор BaSO₄ содержит 0,0002448 г соли на 100 г воды при 20 °С. Значит, это очень разбавленный раствор. Насыщенный раствор KOH содержит 112 г/100 г воды. Если растворить 80 г KOH в 100 г воды, то получим концентрированный, но ненасыщенный раствор.

Растворимость твёрдых и жидких веществ зависит от их природы и температуры раствора. С увеличением температуры растворимость большинства твёрдых веществ и жидкостей заметно возрастает (рис. 51). При охлаждении, соответственно, растворимость уменьшается и часть вещества выпадает в виде осадка — кристаллизуется.

Кристаллизация играет огромную роль в природе: она приводит к образованию многих минералов, например галита (NaCl), сильвина (KCl), сталактитов и сталагмитов (СаСО₃). В промышленности методом кристаллизации выращивают крупные кристаллы NaCl, LiF для оптических приборов, кристаллы SiO₂ для ультразвуковых генераторов, микрофонов и др.

Растворимость газов в воде зависит от их природы, температуры и давления (рис. 52, 53).

При растворении газов выделяется теплота. При повышении температуры их растворимость понижается. При увеличении давления растворимость газа повышается. Поэтому, указывая растворимость газа в воде при заданной температуре, имеют в виду растворимость при его давлении 1 атм или 101,325 кПа.

Некоторые жидкости, такие как H₂SO₄, HNO₃, HF (t_кип. = 19,5 °C), CH₃COOH, HCOOH, CH₃OH, C₂H₅OH, этиленгликоль, глицерин, ацетон, смешиваются с водой в любых соотношениях, поэтому говорят об их неограниченной растворимости.