How Temperature Influences Liubility

the liubility of a substance is the amount of that substance that is required to forming a saturated solution in a certain amount of solvent at a specified temperature. Liukoisuus mitataan usein liuottimen grammoina / \(100 \: \text{g}\) liuotinta kohti. Natriumkloridin liukoisuus veteen on \(36.0\: \text{g}\) / \(100 \: \text{g}\) vettä kohti \(20^\text{o} \text{C}\). Lämpötila on määriteltävä, koska liukoisuus vaihtelee lämpötilan mukaan. Kaasuille on myös ilmoitettava paine. Liukoisuus on spesifinen tietylle liuottimelle. Harkitsemme aineen liukoisuutta veteen liuottimena.

useimpien kiinteiden aineiden liukoisuus kasvaa lämpötilan noustessa. Vaikutusta on kuitenkin vaikea ennustaa, ja se vaihtelee suuresti eri ratkaisuissa. Liukoisuuden lämpötilariippuvuus voidaan visualisoida liukoisuuskäyrän, liukoisuuskäyrän ja lämpötilan kuvaajan avulla (KS.kuva alla).

huomaa, miten \(\ce{NaCl}\) lämpötilariippuvuus on melko tasainen, eli lämpötilan nousulla on suhteellisen vähän vaikutusta \(\ce{NaCl}\) liukoisuuteen. Toisaalta käyrä \(\ce{KNO_3}\) on hyvin jyrkkä, joten lämpötilan nousu lisää dramaattisesti \(\ce{KNO_3}\) liukoisuutta.

useilla aineilla – \(\ce{HCl}\), \(\ce{NH_3}\) ja \(\ce{SO_2}\) – liukoisuus vähenee lämpötilan noustessa. Ne ovat kaikki vakiopaineessa olevia kaasuja. Kun liuotinta, johon on liuennut kaasu, kuumennetaan, sekä liuottimen että liuottimen kineettinen energia kasvavat. Kaasumaisen liuottimen liike-energian kasvaessa sen molekyyleillä on suurempi taipumus paeta liuotinmolekyylien vetovoimaa ja palata kaasufaasiin. Siksi kaasun liukoisuus vähenee lämpötilan noustessa.

Liukoisuuskäyrien avulla voidaan määrittää, onko tietty liuos tyydyttynyt vai tyydyttymätön. Oletetaan, että \(\ce{KNO_3}\)\ (80\: \text{g}\) lisätään \(100 \: \text{g}\) veden \(30^\text{o} \text{C}\). Liukoisuuskäyrän mukaan noin \(\ce{KNO_3}\)\ (30^\text{o} \text{C}\) \(48\: \text{g}\) liukenee \ (30 ^ \ text {o} \ text {C}\). Tämä tarkoittaa, että ratkaisu on kylläinen, koska \(48 \: \text{g}\) on pienempi kuin \(80 \: \text{g}\). Voimme myös määrittää, että siellä \(80 – 48 = 32 \: \teksti{g}\), jonka ratkaisematon \(\ce{KNO_3}\) jää säiliön pohjalle. Oletetaan, että tämä kylläinen liuos kuumennetaan muotoon \(60^\text{o} \text{C}\). Käyrän mukaan \(\ce{KNO_3}\) liukoisuus \(60^\text{o} \text{C}\) on noin \(107 \: \text{g}\). Nyt ratkaisu on tyydyttymätön, koska se sisältää vain alkuperäisen \(80 \: \text{g}\) liuenneen liuoksen. Oletetaan, että ratkaisu jäähdytetään kokonaan muotoon \(0^\text{o} \text{C}\). Liukoisuus kohdassa \(0^ \ text{o} \ text{C}\) on noin \(14\: \text{g}\), mikä tarkoittaa, että \(80 – 14 = 66 \: \\ (\ce{KNO_3}\): n teksti{g}\ kiteytyy uudelleen.