Механизм процесса растворения и факторы, влияющие на растворимость

| 2 октября, 2021 | Химия

Процесс растворения

Это процесс, который происходит, когда растворенное вещество распадается на отрицательные и положительные ионы или на отдельные полярные молекулы. Каждая из них связывается с молекулами растворителя.

Механизм процесса растворения

Хотя молекулы воды кажутся статичными в стакане, но они действительно находятся в непрерывном движении, особенно молекулы на поверхности (из-за их кинетической энергии).

Растворение ионных и полярных соединений в полярном растворителе

Легко растворить ионное соединение (в виде хлорида натрия) и полярное ковалентное соединение (в виде газообразного хлористого водорода).

Растворение хлорида натрия в воде

Полярные молекулы воды сталкиваются с кристаллами NaCl по своей кинетической энергии . Молекулы воды притягивают ионы Na + и Cl — , направляя к ним подходящий полюс, чтобы отделиться от кристаллов NaCl.

Молекулы воды, которые окружают ионы, изолируют положительные ионы от отрицательных ионов и предотвращают их повторное связывание . Скорость процесса растворения зависит от площади поверхности растворенного вещества, процесса перемешивания и температуры.

Растворимость

Это способность растворенного вещества растворяться в определенном растворителе или способность растворителя растворять определенное растворенное вещество.

Степень растворимости — это количество растворенного вещества в граммах, которое растворяется в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора при температуре и давлении насыщения (STP).

Факторы, влияющие на растворимость

На растворимость влияет температура и природа растворенного вещества и растворителя .

Природа растворенного вещества и растворителя

Подобно тому, как растворять подобное — это хорошо известное утверждение, которое контролирует процесс растворимости, это утверждение можно объяснить следующим образом:

Полярный растворитель, такой как вода, растворяет ионные соединения (хлорид натрия NaCl, гидроксид натрия NaOH, нитрат никеля Ni (NO 3 ) 2 ), а вода растворяет полярные соединения (хлористый водород HCl, аммиак NH 3 ).

Неполярный растворитель (органический растворитель), такой как бензол, растворяет неполярные соединения (метан, масло, жиры), а дихлорид метана растворяет неполярный материал (йод).

Растворимость некоторых веществ в полярных и неполярных растворителях

Три пробирки содержат гетерогенную смесь воды и дихлорида метана .

В первой трубке , дихлорид метана не растворяется в воде , потому что вода является полярным растворителем, в то время как дихлорид метана является неполярным веществом , в котором неполярные вещества не растворяются в полярных растворителях .

Во второй трубе , путем добавления раствора йода к этой гетерогенной смеси , растворяется в дихлорид метана, но не растворяется в воде , так как раствор йода является неполярным веществом и метан дихлорид также является неполярным растворителем, но вода является полярным растворителем , в котором неполярные вещества не растворяются в полярных растворителях, но растворяются в неполярных растворителях.

В третьей пробирке при добавлении зеленого нитрата никеля к этой гетерогенной смеси он растворяется в воде и не растворяется в дихлориде метана, потому что нитрат никеля является полярным веществом, а вода — полярным растворителем, а дихлорид метана неполярным. растворитель , в котором ионные вещества растворяются в полярных растворителях , но не растворяются в неполярных растворителях.

Масло не растворяется в воде, потому что вода является полярным растворителем, а масло — неполярным соединением. Таким образом, масло не растворяется в  воде .

Масло растворимо в бензоле, потому что масло (неполярное вещество) диспергировано между молекулами бензола (неполярный растворитель) из-за слабых связей между молекулами бензола.

Сахар растворим в воде , хотя сахар является неполярным веществом, потому что молекулы воды образуют водородные связи с молекулами сахара (полярные гидроксильные группы).

Влияние температуры на растворимость

Есть три случая: растворимость большинства ионных веществ значительно увеличивается при повышении температуры, таких как NaNO 3 , KNO 3 , KCl, KClO 3 , степень растворимости нитрата калия (KNO 3 ) составляет 20 г / 100 г H 2 O. (l) при 10 градусах Цельсия. При повышении температуры до 50 градусов Цельсия растворимость увеличивается и становится 90 г / 100 г H 2 O (л).

Растворимость некоторых ионных веществ немного увеличивается при повышении температуры, например NaCl . Растворимость некоторых ионных веществ уменьшается при повышении температуры, например Ce 2 (SO 4 ) 3 .

Свойства раствора

  • Частицы раствора нельзя различить невооруженным глазом или электронным микроскопом.
  • Диаметр его частиц (ионов или молекул) менее 1 нм.
  • Частицы, образующие раствор, распределены равномерно, поэтому раствор однороденпо составу и свойствам.
  • Частицы не рассеивают луч света, проходящий через раствор .

Концентрация растворов

Отношение количества растворенного вещества к количеству растворителя влияет на концентрацию раствора, который нужно разбавить или сконцентрировать. Концентрированный раствор — это раствор, в котором количество растворенного вещества велико (не больше, чем растворитель).

Разбавленный раствор — это раствор, в котором количество растворенного вещества мало по сравнению с количеством растворителя. Существует несколько методов выражения концентрации: процент, молярность и моляльность.

Процент

Этот метод подходит для выражения концентрации на еде и лекарствах.

Массовый процент (м / м)

Массовый процент — это процент от массы растворенного вещества в 100 г раствора.

Массовый процент = [Масса растворенного вещества (г) ÷ Масса раствора (г)] × 100%

Масса раствора = масса растворенного вещества + масса растворителя

Когда массовая доля раствора составляет 25%, масса растворенного вещества в 100 г раствора равна 25 г.

Объемный процент (об. / Об.)

Объемный процент — это процентное содержание растворенного вещества в 100 мл раствора.

Процент объема = [Объем растворенного вещества (мл) ÷ Объем раствора (мл)] × 100%

Объем раствора = объем растворенного вещества + объем растворителя

Некоторые растворы готовятся в процентах по объему, потому что объемы жидкости так легко измерить.

Когда объемный процент раствора составляет 20%, объем растворенного вещества в 100 мл раствора равен 20 мл.

Наклейки, размещенные на лекарствах и пищевых веществах, должны показывать единицы, выражающие процентное содержание растворенных веществ, из-за наличия многих типов процентного содержания.

Молярность (M)

Это количество молей растворенного вещества, растворенного в одном литре раствора. Единица молярности — (моль / л) или молярный (М).

Молярность (M) = [Количество молей растворенного вещества (моль) ÷ Объем раствора (л)] × 100%

Число молей (n) = Масса растворенного вещества (г) ÷ Молярная масса (г / моль)