4. 2. Розчинність

Є речовини, які змішуються між собою в будь-яких співвідношеннях, наприклад вода та етиловий спирт. Тверді речовини, більшість газів і рідких речовин розчиняються у воді в певних співвідношеннях. Так, при 20 °С у воді масою 100 г може розчинитися сульфат міді (II) СuS0₄, маса якого не перевищує 20,7 г.

Розчин, у якому речовина більше не розчиняється за даної температури, називається насиченим. Наприклад, у воді масою 100 г при Т = 20 °С розчиняється хлорид натрію масою 36 г. Більше хлориду натрію в цьому розчині розчинитися не може, тобто маємо насичений розчин.

Розчин, у якому речовина ще може розчинятися за даної температури, називається ненасиченим. Наприклад, якщо у воді масою 100 г розчинити хлорид натрію масою 20 г при Т = 20 °С, утвориться ненасичений розчин. У цьому розчині за такої ж температури може ще розчинитися хлорид натрію масою 16 г.

Поняття «насичені» і «ненасичені розчини» не слід ототожнювати з поняттям "концентровані" і "розведені розчини". Існує багато малорозчинних речовин (Са(ОН)₂, СаSO₄ тощо), насичені розчини яких мають низьку концентрацію розчиненої речовини.

Здатність речовини, змішуючись з іншою речовиною, утворювати гомогенні системи, називається розчинністю.

Досить часто розчинність твердих та рідких речовин визначають масою речовини, яка може розчинитися в 100 г розчинника за певної температури. Розчинність газів визначають об'ємом газу, який може розчинитись в 1л розчинника за певної температури.

Залежність розчинності речовин від їх природи. Залежність розчинності речовин від їх природи можна описати емпіричним правилом: подібне розчиняється в подібному. Як правило, речовини іонної природи (солі, луги) або речовини, молекули яких є полярними (кислоти), добре розчиняються у полярних розчинниках, наприклад у воді.

Органічні речовини, молекули яких є полярними (спирти, карбонові кислоти, альдегіди), розчиняються у воді, якщо їх вуглеводневий радикал (гідрофобна частина) невеликий. Зі збільшенням довжини вуглеводневого радикалу розчинність цих речовин у воді зменшується. Із гомологічного ряду насичених одноатомних спиртів добре розчиняються у воді перші три сполуки: метанол, етанол, пропанол. Із гомологічного ряду насичених карбонових кислот у воді розчиняються всі кислоти до пальмітинової С₁₅Н₃₁СООН. Це пов'язано з більшою полярністю молекул кислот, та більшим числом водневих зв'язків, які утворюють молекули органічних кислот та більшим числом водневих зв'язків, які утворюють молекули органічних кислот з водою, порівняно із спиртами. Речовини молекулярної неполярної будови добре розчиняються в неполярних або малополярних розчинниках, погано — у воді (йод розчиняється в органічних розчинниках і не розчиняється у воді).

Залежність розчинності від температури. Розчинність більшості твердих речовин з підвищенням температури збільшується. Наприклад, розчинність хлориду натрію NаСІ з підвищенням температури зростає незначно, сульфату магнію МgSO₄— більш помітно, а нітрату калію КNOз — значно.

Взаємна розчинність рідин зростає з підвищенням температури. Це збільшення триває до того часу, поки температура не досягне значень, за яких рідини змішуються в будь-яких пропорціях.

Розчинність газів, навпаки, зменшується з підвищенням температури. Якщо налити в стакан холодної води і поставити на стіл, через деякий час на його стінках з'являться бульки газу. Це пояснюється тим, що при збільшенні температури розчинність газів у воді зменшилась і вони виділилися.

Залежність розчинності від тиску. Тиск впливає лише на розчинність газів. У разі збільшення тиску їх розчинність зростає, зменшення — знижується. Якщо відкрити пляшку з мінеральною водою, де оксид вуглецю (IV) розчинено за умов підвищеного тиску, тиск у пляшці знизиться, розчинність газу С0₂ зменшиться і він виділиться з розчину — вода ніби закипить.

Запитання для самоконтролю:

1. Які системи називають розчинами?

2. Які процеси відбуваються під час розчинення?

3. Від яких факторів залежить розчинність речовин?