6 HLAVNÍCH FAKTORŮ, KTERÉ OVLIVŇUJÍ ROZPUSTNOST - CHEMIE - 2025

Hlavními faktory ovlivňujícími rozpustnost jsou polarita, společný iontový efekt, teplota, tlak, povaha rozpuštěné látky a mechanické faktory. Rozpustnost je schopnost pevné, kapalné nebo plynné chemické látky (nazývané solut) rozpouštět se v rozpouštědle (obvykle kapalině) a tvořit roztok.

Rozpustnost látky závisí v zásadě na použitém rozpouštědle, jakož i na teplotě a tlaku. Rozpustnost látky v konkrétním rozpouštědle se měří koncentrací nasyceného roztoku.

Roztok je považován za nasycený, když přidání dalšího solutu již nezvyšuje koncentraci roztoku.

Stupeň rozpustnosti se velmi liší v závislosti na látkách, od nekonečně rozpustných (zcela mísitelných), jako je ethanol ve vodě, po mírně rozpustné, jako je chlorid stříbrný ve vodě. Termín "nerozpustný" se často používá pro špatně rozpustné sloučeniny (Boundless, SF).

Některé látky jsou rozpustné ve všech poměrech s daným rozpouštědlem, jako je ethanol ve vodě, tato vlastnost je známá jako mísitelnost.

Za různých podmínek může být překročena rovnovážná rozpustnost za vzniku takzvaného přesyceného roztoku (rozpustnost, SF).

Hlavní faktory ovlivňující rozpustnost

1 - Polarita

Ve většině případů se rozpuštěné látky rozpustí v rozpouštědlech, která mají podobnou polaritu. Chemici používají populární aforismus k popisu této charakteristiky solutů a rozpouštědel: „jako se rozpustí jako.“

Nepolární soluty se nerozpouštějí v polárních rozpouštědlech a naopak (Educating online, SF).

2 - Účinek běžného iontu

Společný iontový efekt je termín, který popisuje snížení rozpustnosti iontové sloučeniny, když se do směsi přidá sůl obsahující ion, který již existuje v chemické rovnováze.

Tento efekt nejlépe vysvětluje Le Châtelierův princip. Představit, pokud je mírně rozpustná iontová sloučenina síran vápenatý, CaSO ₄, se přidá do vody. Čistá iontová rovnice pro výslednou chemickou rovnováhu je následující:

CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)

Síran vápenatý je mírně rozpustný. V rovnováze většina vápníku a síranu existuje v pevné formě síranu vápenatého.

Předpokládejme, že rozpustné iontové síran sloučenina mědi (CuSO ₄ byla přidána do roztoku). Síran měďnatý je rozpustný; Proto je jeho pouze hlavní vliv na čistý iontové rovnice je přidání více sulfátových iontů (SO ₄ ²).

CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)

Síranové ionty disociované ze síranu měďnatého jsou již ve směsi přítomny (běžné) od mírné disociace síranu vápenatého.

Proto toto přidání síranových iontů zdůrazňuje dříve stanovenou rovnováhu.

Le Chatelierův princip diktuje, že další stres na této straně rovnovážného produktu má za následek rovnovážný posun směrem k straně reaktantů, aby zmírnil tento nový stres.

Díky posunu na stranu reaktantu je rozpustnost mírně rozpustného síranu vápenatého dále snížena (Erica Tran, 2016).

3 - Teplota

Teplota má přímý vliv na rozpustnost. U většiny iontových pevných látek se zvyšuje teplota, jak rychle lze připravit řešení.

Jak se teplota zvyšuje, pevné částice se pohybují rychleji, což zvyšuje šance, že budou interagovat s více částicemi rozpouštědla. To má za následek zvýšení rychlosti výroby roztoku.

Teplota může také zvýšit množství rozpuštěné látky, která může být rozpuštěna v rozpouštědle. Obecně řečeno, jak se teplota zvyšuje, rozpouští se více částic rozpuštěné látky.

Například přidání stolního cukru do vody je snadnou metodou řešení. Když je tento roztok zahříván a je přidán cukr, je zjištěno, že při pokračujícím zvyšování teploty může být přidáno velké množství cukru.

Důvodem je to, že se zvyšující se teplotou se mohou mezimolekulární síly snáze zlomit, což umožňuje přitahovat více částic solutu k částicím rozpouštědla.

Existují však i další příklady, kde zvýšení teploty má jen velmi malý vliv na to, kolik rozpuštěné látky může být rozpuštěno.

Stolní sůl je dobrým příkladem: v ledové vodě můžete rozpustit přibližně stejné množství stolní soli jako ve vroucí vodě.

S rostoucí teplotou teplota všech plynů klesá. Kinetický molekulární teorie může být použit k vysvětlení tohoto jevu.

Jak se teplota zvyšuje, molekuly plynu se pohybují rychleji a jsou schopné uniknout z kapaliny. Rozpustnost plynu pak klesá.

Obrázek 1: graf rozpustnosti vs. teplota.

Při pohledu na níže uvedený graf ukazuje plynný amoniak, NH3, výrazný pokles rozpustnosti při zvyšování teploty, zatímco všechny iontové pevné látky vykazují zvýšení rozpustnosti při zvyšování teploty (CK-12 Foundation, SF).

4 - Tlak

Druhý faktor, tlak, ovlivňuje rozpustnost plynu v kapalině, ale nikdy pevné látky, která se v kapalině rozpustí.

Když se aplikuje tlak na plyn, který je nad povrchem rozpouštědla, plyn se přesune do rozpouštědla a zabírá část prostoru mezi částicemi rozpouštědla.

Dobrým příkladem je sodovka sycená oxidem uhličitým. Tlak se aplikuje tak, aby donutil molekuly CO2 do sodovky. Opak je také pravdou. Když tlak plynu klesá, snižuje se také jeho rozpustnost.

Když otevřete plechovku sody, tlak v sody klesne, takže plyn okamžitě začne vycházet z roztoku.

Oxid uhličitý uložený v sodě se uvolňuje a na povrchu kapaliny můžete vidět šumění. Pokud po určitou dobu necháte otevřenou plechovku sody, můžete si všimnout, že nápoj se z důvodu ztráty oxidu uhličitého stane rovným.

Tento faktor tlaku plynu je vyjádřen Henryho zákonem. Henryův zákon uvádí, že při dané teplotě je rozpustnost plynu v kapalině úměrná parciálnímu tlaku plynu nad kapalinou.

Příklad Henryho zákona se vyskytuje v potápění. Když se člověk ponoří do hluboké vody, tlak se zvyšuje a v krvi se rozpouští více plynů.

Když potápěč stoupá z hlubokého ponoru, musí se velmi pomalu vrátit na hladinu vody, aby všechny rozpuštěné plyny mohly velmi pomalu opustit krev.

Pokud osoba stoupá příliš rychle, může dojít k lékařské pohotovosti v důsledku příliš rychlého opuštění plynů z krve (Papapodcasts, 2010).

5- Povaha solutu

Povaha rozpustné látky a rozpouštědla a přítomnost dalších chemických sloučenin v roztoku ovlivňuje rozpustnost.

Například může být ve vodě rozpuštěno více cukru než sůl ve vodě. V tomto případě se uvádí, že cukr je rozpustnější.

Ethanol ve vodě je mezi sebou zcela rozpustný. V tomto konkrétním případě bude rozpouštědlem sloučenina, která se nachází ve větším množství.

Velikost solutu je také důležitým faktorem. Čím větší jsou molekuly solutu, tím větší je jeho molekulová hmotnost a velikost. Pro molekuly rozpouštědla je obtížnější obklopovat větší molekuly.

Jsou-li vyloučeny všechny výše uvedené faktory, lze najít obecné pravidlo, že větší částice jsou obecně méně rozpustné.

Pokud jsou tlak a teplota stejné jako mezi dvěma soluty stejné polarity, je ten s menšími částicemi obvykle rozpustnější (faktory ovlivňující rozpustnost, SF).

6 - mechanické faktory

Na rozdíl od rychlosti rozpouštění, která závisí hlavně na teplotě, závisí rychlost rekrystalizace na koncentraci solutu na povrchu krystalové mřížky, což je výhodné, když je roztok imobilní.

Proto míchání roztoku zabraňuje této akumulaci a maximalizuje rozpuštění. (špičky nasycení, 2014).

Reference

1. (SF). Rozpustnost. Obnoveno z boundles.com.
2. Nadace CK-12. (SF). Faktory ovlivňující rozpustnost. Obnoveno z ck12.org.
3. Vzdělávání online. (SF). Faktory ovlivňující rozpustnost. Obnoveno z solubilityofthings.com.
4. Erica Tran, DL (2016, 28. listopadu). Rozpustnost a faktory ovlivňující rozpustnost. Obnoveno z chem.libretexts.org.
5. Faktory ovlivňující rozpustnost. (SF). Obnoveno z sciencesource.pearsoncanada.ca.
6. (2010, 1. března). Faktory ovlivňující rozpustnost Část 4. Obnoveno z youtube.com.
7. Rozpustnost. (SF). Obnoveno z chemed.chem.purdue.ed.
8. špičky nasycení. (2014, 26. června). Obnoveno z chemie libretex.org.