- Glavni čimbenici koji utječu na topljivost
- 1- Polarnost
- 2- Učinak zajedničkog iona
- 3- Temperatura
- 4- Tlak
- 5- Priroda solute
- 6- mehanički faktori
- Reference
Glavni čimbenici koji utječu na topljivost su polarnost, zajednički ionski učinak, temperatura, tlak, priroda rastvora i mehanički faktori. Topivost je sposobnost krute, tekuće ili plinovite kemikalije (koja se naziva topljena) da se otopi u otapalu (obično tekućina) i formira otopinu.
Topljivost tvari u osnovi ovisi o korištenom otapalu, kao i o temperaturi i tlaku. Topljivost neke tvari u određenom otapalu mjeri se koncentracijom zasićene otopine.
Otopinom se smatra zasićenom kada dodavanje dodatnog rastvora više ne povećava koncentraciju otopine.
Stupanj topljivosti uvelike varira ovisno o tvarima, od beskonačno topljivih (potpuno miješljivih), poput etanola u vodi, do slabo topljivih, poput srebrovog klorida u vodi. Izraz "netopljiv" često se primjenjuje na slabo topive spojeve (Boundless, SF).
Određene tvari su topljive u svim omjerima s danim otapalom, kao što je etanol u vodi, ovo svojstvo je poznato kao miješljivost.
U različitim uvjetima, ravnotežna topljivost može se premašiti kako bi se dobila takozvana prenasićena otopina (Topljivost, SF).
Glavni čimbenici koji utječu na topljivost
1- Polarnost
U većini slučajeva otapala se otapaju u otapalima koja imaju sličnu polarnost. Kemičari koriste popularni aforizam za opisivanje ove karakteristike otapala i otapala: "poput otapala poput".
Nepolarni soluti se ne otapaju u polarnim otapalima i obrnuto (Educiranje na mreži, SF).
2- Učinak zajedničkog iona
Uobičajeni ionski učinak je pojam koji opisuje smanjenje topljivosti ionskog spoja kad se u smjesu doda sol koja sadrži ion koji već postoji u kemijskoj ravnoteži.
Taj učinak najbolje objašnjava Le Châtelier-ov princip. Zamislite da li je u vodu dodan malo topljivi ionski spoj kalcijevog sulfata, CaSO 4. Neto ionska jednadžba rezultirajuće kemijske ravnoteže je sljedeća:
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42− (aq)
Kalcijev sulfat je blago topljiv. U ravnoteži, većina kalcija i sulfata postoji u čvrstom obliku kalcijevog sulfata.
Pretpostavimo topivi ionski spoj bakar sulfata (CuSO 4 doda u otopinu). Bakreni sulfat je topiv; Stoga je njegov jedini glavni učinak na neto ionsku jednadžbu dodavanje više sulfatnih iona (SO 4 2-).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42− (aq)
Sulfatni ioni disocirani od bakrenog sulfata već su prisutni (uobičajeni) u smjesi od lagane disocijacije kalcijevog sulfata.
Stoga ovaj dodatak sulfatnih iona naglašava prethodno uspostavljenu ravnotežu.
Princip Le Chateliera nalaže da dodatno naprezanje na ovoj strani ravnotežnog proizvoda rezultira pomicanjem ravnoteže prema strani reaktanata kako bi se ublažio novi stres.
Zbog pomicanja prema reaktantnoj strani, topljivost slabo topljivog kalcijevog sulfata dodatno se smanjuje (Erica Tran, 2016).
3- Temperatura
Temperatura ima izravan utjecaj na topljivost. Za većinu ionskih krutih tvari povećavanje temperature povećava brzinu rješenja.
Kako temperatura raste, krute čestice se brže kreću, što povećava šanse da će ući u interakciju s više čestica otapala. To rezultira povećanjem brzine kojom se proizvodi rješenje.
Temperatura također može povećati količinu rastvora koji se može otopiti u otapalu. Općenito govoreći, kako se temperatura povećava, otapaju se i više topljenih čestica.
Na primjer, dodavanje stolnog šećera vodi je laka metoda stvaranja rješenja. Kad se ta otopina zagrije i doda se šećer, ustanovljeno je da se mogu dodati velike količine šećera dok temperatura i dalje raste.
Razlog za to je taj da se kako se temperatura povećava, intermolekularne sile mogu se lakše razbiti, omogućujući privlačenju više čestica otapala na čestice otapala.
Postoje i drugi primjeri gdje porast temperature ima vrlo mali utjecaj na to koliko se otapalo može otopiti.
Stolna sol je dobar primjer: otprilike jednaku količinu kuhinjske soli možete otopiti u ledenoj vodi kao i u kipućoj vodi.
Kako se temperatura povećava, za sve plinove topljivost opada. Kinetička molekularna teorija može se koristiti za objašnjenje ovog fenomena.
Kako se temperatura povećava, molekule plina brže se kreću i mogu pobjeći iz tekućine. Topljivost plina tada se smanjuje.
Slika 1: graf topljivosti prema temperaturi.
Gledajući graf dolje, plin amonijaka NH3 pokazuje snažno smanjenje topljivosti s povećanjem temperature, dok sve ionske krute tvari pokazuju porast topljivosti s porastom temperature (CK-12 Foundation, SF),
4- Tlak
Drugi faktor, tlak, utječe na topljivost plina u tekućini, ali nikad od krute tvari koja se otapa u tekućini.
Kada se vrši pritisak na plin koji je iznad površine otapala, plin će se pomaknuti u otapalo i zauzeti neke prostore između čestica otapala.
Dobar primjer je gazirana soda. Pritisak se vrši kako bi se molekule CO2 pretvorile u sodu. Točno je i suprotno. Kad se tlak plina smanji, topljivost tog plina se također smanjuje.
Kada otvorite limenku s vodom, tlak u sode pada, pa plin odmah počinje izlaziti iz otopine.
Ispušta se ugljični dioksid koji se čuva u soda, a na površini tekućine možete vidjeti fiz. Ako određeno vrijeme ostavite otvorenu limenku soda, primijetit ćete da piće postaje ravno zbog gubitka ugljičnog dioksida.
Ovaj faktor tlaka plina izražava se u Henryjevom zakonu. Henryjev zakon kaže da je, pri određenoj temperaturi, topljivost plina u tekućini proporcionalna parcijalnom tlaku plina iznad tekućine.
Primjer Henryjevog zakona pojavljuje se u ronjenju. Kad osoba zaroni u duboku vodu, tlak raste i više plinova se otapa u krvi.
Dok se diže iz dubokog vodenog zarona, ronilac se mora vratiti na površinu vode vrlo sporom brzinom kako bi omogućio da svi otopljeni plinovi vrlo sporo odlaze iz krvi.
Ako se osoba uspinje prebrzo, može doći do medicinske hitnosti zbog plinova koji prebrzo ostavljaju krv (Papapodcasts, 2010).
5- Priroda solute
Priroda otapala i otapala te prisutnost drugih kemikalija u otopini utječu na topljivost.
Na primjer, više šećera se može otopiti u vodi nego soli u vodi. U ovom slučaju, kaže se da je šećer topljiviji.
Etanol u vodi potpuno su topljivi jedni s drugima. U ovom konkretnom slučaju, otapalo je spoj koji se nalazi u većoj količini.
Veličina rastvora također je važan faktor. Što su veće molekule otapala, veća je njegova molekularna težina i veličina. Teže je da molekule otapala okruže veće molekule.
Ako se izuzmu svi gore navedeni čimbenici, može se utvrditi opće pravilo da su veće čestice uglavnom manje topljive.
Ako su tlak i temperatura isti kao dva otapala iste polarnosti, onaj s manjim česticama je obično topljiviji (faktori koji utječu na topljivost, SF).
6- mehanički faktori
Za razliku od brzine otapanja, koja uglavnom ovisi o temperaturi, brzina rekristalizacije ovisi o koncentraciji rastvora na površini kristalne rešetke, koja je povoljna kada je otopina nepokretna.
Stoga, miješanje otopine sprječava ovo nakupljanje, maksimizirajući otapanje. (tipovi zasićenja, 2014).
Reference
- (SF). Topljivost. Oporavak s web-lokacije limitles.com.
- Zaklada CK-12. (SF). Čimbenici koji utječu na topljivost. Oporavljeno s ck12.org.
- Obrazovanje na mreži. (SF). Čimbenici koji utječu na topljivost. Oporavak od solubilityofthings.com.
- Erica Tran, DL (2016, 28. studenog). Topljivost i faktori koji utječu na topljivost. Oporavak s chem.libretexts.org.
- Čimbenici koji utječu na topljivost. (SF). Oporavak od scienceource.pearsoncanada.ca.
- (2010, 1. ožujka). Čimbenici koji utječu na topljivost 4. dio. Oporavilo s youtube.com.
- Topljivost. (SF). Oporavak od chemed.chem.purdue.ed.
- tipovi zasićenja. (2014., 26. lipnja). Oporavak od kemije libretex.org.