jak temperatura wpływa na rozpuszczalność

rozpuszczalność substancji to ilość tej substancji, która jest wymagana do utworzenia nasyconego roztworu w określonej ilości rozpuszczalnika w określonej temperaturze. Rozpuszczalność jest często mierzona jako gram substancji rozpuszczonej na \(100 \: \text{g}\) rozpuszczalnika. Rozpuszczalność chlorku sodu w wodzie wynosi \(36.0\: \ text{g}\) na \(100 \: \text{g}\) wodę w \(20^ \ text {o} \ text{C}\). Temperatura musi być określona, ponieważ rozpuszczalność zmienia się w zależności od temperatury. W przypadku gazów należy również określić ciśnienie. Rozpuszczalność jest specyficzna dla konkretnego rozpuszczalnika. Rozważymy rozpuszczalność materiału w wodzie jako rozpuszczalnik.

rozpuszczalność większości substancji stałych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Jednak efekt jest trudny do przewidzenia i różni się znacznie w zależności od substancji rozpuszczonej. Zależność rozpuszczalności od temperatury można zobrazować za pomocą krzywej rozpuszczalności, wykresu rozpuszczalności w temperaturze (patrz rysunek poniżej).

zauważ, że zależność temperatury \(\ce{NaCl}\) jest dość płaska, co oznacza, że wzrost temperatury ma stosunkowo niewielki wpływ na rozpuszczalność \(\ce{NaCl}\). Krzywa dla \(\ce{KNO_3}\) jest natomiast bardzo stroma, więc wzrost temperatury znacznie zwiększa rozpuszczalność \(\ce{KNO_3}\).

kilka substancji – \(\ce{HCl}\), \(\ce{NH_3}\) i \(\ce{SO_2}\) – ma rozpuszczalność, która zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Wszystkie są gazami pod standardowym ciśnieniem. Gdy rozpuszczalnik z rozpuszczonym w nim gazem jest podgrzewany, energia kinetyczna zarówno rozpuszczalnika, jak i substancji rozpuszczonej wzrasta. Wraz ze wzrostem energii kinetycznej rozpuszczonego gazu, jego cząsteczki mają większą tendencję do ucieczki przed przyciąganiem cząsteczek rozpuszczalnika i powrotu do fazy gazowej. Dlatego rozpuszczalność gazu zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury.

krzywe rozpuszczalności można wykorzystać do określenia, czy dany roztwór jest nasycony, czy nienasycony. Załóżmy, że \(80\: \text{G}\) z\ (\ce{KNO_3}\) jest dodawany do \(100\: \text{g}\) wody w \(30^\text{o} \ text{C}\). Zgodnie z krzywą rozpuszczalności, około \(48\: \ text{g}\) z \(\ce{KNO_3}\) rozpuści się w \(30^ \ text{o} \ text{C}\). Oznacza to, że rozwiązanie będzie nasycone, ponieważ \(48 \: \text{g}\) jest mniejsze niż \(80 \: \text{g}\). Możemy również ustalić, że będzie \(80 – 48 = 32 \: \tekst{g}\) nierozwiązanego \(\ce{KNO_3}\) pozostającego na dnie pojemnika. Załóżmy teraz, że to nasycone rozwiązanie ogrzewa się do \(60^ \ text{o} \ text{C}\). Zgodnie z krzywą, rozpuszczalność \(\ce{KNO_3}\) w\(60^\text{o}\ text{C}\) wynosi około \ (107\: \ text{g}\). Teraz roztwór jest nienasycony, ponieważ zawiera tylko Oryginalny \(80 \: \text{g}\) rozpuszczonej substancji rozpuszczonej. Teraz Załóżmy, że rozwiązanie jest chłodzone aż do \(0^ \ text{o} \ text{C}\). Rozpuszczalność w \(0^ \ text{o} \ text{C}\) jest o \(14\: \ text{g}\), co oznacza, że \(80 – 14 = 66 \: \tekst{g}\) \ (\ce{KNO_3}\) ulegnie rekrystalizacji.