Objašnjavamo što je topljivost u kemiji i koji čimbenici na nju utječu. Također, što je proizvod topljivosti i razni primjeri.
Što je topljivost?
U kemija, topljivost je kapacitet tijela ili a tvar utvrđeno (poziv otopljene tvari) da se otopi u određenom mediju (tzv otapalo); odnosno radi se o maksimalnom iznosu od a otopljene tvari koje otapalo može primiti pod određenim uvjetima okoline.
Otopljena tvar je tvar koja se otapa u određenom otapalu. To može biti a čvrsta, a tekućina ili a plin. Općenito, otopljena tvar se nalazi u manjoj količini nego otapalo u a otapanje.
Otapalo ili otapalo je tvar u kojoj se otapa određena otopljena tvar. Otapalo se općenito nalazi u većoj količini od otopljene tvari u otopini.
Topljivost se može izraziti u jedinicama koncentracije, kao što je molarnost ili molalnost, na primjer.
Molarna koncentracija (koja se odnosi na molarnost) definira se kao broj molova otopljene tvari po litri otopine (ili ekvivalentnoj jedinici) i izračunava se na sljedeći način:
Gdje:
- M (X). Molarnost tvari x izraženo u mol/L.
- n (X). Količina tvari x izraženo u madeži (mol).
- V (X). Volumen otapanje izraženo u litrama (L) ili ekvivalentnim jedinicama.
Molalna koncentracija (koja se naziva molalitet) definira se kao broj molova otopljene tvari u jednom kilogramu otapala, a izračunava se na sljedeći način:
Gdje:
- m (X). To je molalnost tvari x izraženo u mol / (kg otapala).
- n (X). To je količina tvari tvari x izraženo u molovima (mol).
- m (otapalo izraženo u kg). Je li masa otapalo izraženo u kg.
Međutim, topljivost nije univerzalna karakteristika svih tvari. Neki se lako otapaju, drugi teže, a neki se jednostavno ne otapaju.
Sve ovisi i o tome koje tvari miješamo. The Voda, koji se obično naziva univerzalnim otapalom, ne može u potpunosti otopiti ulje, na primjer.
Ali čak i kada otapalo uspije otopiti otopljenu tvar, to čini u određenoj mjeri, zbog čega se otopine mogu razvrstati u:
- Zasićena. Kada se više otopljena tvar ne može otopiti, odnosno kada otopina ima maksimalnu otopljenu tvar koju otapalo podržava.
- Nezasićen Kada možete nastaviti s otapanjem više otopljene tvari u otopini.
- Prezasićeno Kada otopina ima više otopljene tvari nego što se može otopiti. Prezasićena otopina može se postići modificiranjem određenih uvjeta, kao što je temperatura, tako da se više otopljene tvari otapa od maksimuma koji se može otopiti.
Čimbenici koji utječu na topljivost
U principu, topljivost tvari ovisi o tome s kojom je miješamo. Općenito govoreći, tvari se dijele na:
- Vodotopljivi. To su oni koji se mogu lakše (ili potpuno) otopiti u vodi.
- topiv u mastima. To su oni koji se lakše otapaju u uljima.
S druge strane, topljivost tvari ovisi o sljedećim čimbenicima:
Temperatura. Većina krutih tvari povećava svoju topljivost u vodi s povećanjem temperature, iako postoje neke iznimke. Također organski spojevi, općenito, povećavaju svoju topljivost s povećanjem temperature. Ovo povećanje topljivosti s povećanjem temperature posljedica je povećane interakcije između čestice od otopljena tvar i otapalo, pa se međumolekularne sile između njih mogu razbiti. S druge strane, plinovite otopljene tvari imaju drugačije ponašanje, budući da se s porastom temperature povećava njihova topljivost u organskim otapalima, ali se smanjuje u vodi jer plin s porastom temperature teži istjecanju iz tekućine.
Na primjer, čaša vode otapa određenu količinu šećera, sve dok se višak ne počne taložiti na dno. Zagrijemo li ovu čašu vode, primijetit ćemo kako višak počinje nestajati, povećavajući topljivost otopljene tvari u otapalu.
Pritisak. Tlak uglavnom utječe na topljivost plinovitih otopljenih tvari. Povećanjem tlaka plinovite otopljene tvari povećava se njezina topljivost u određenom otapalu.
Priroda otopljene tvari i otapala. Tvari s istim polaritetom topive su jedna u drugoj, otuda i izraz: "slično otapa slično". Međutim, kada otopljena tvar i otapalo imaju različite polaritete, oni su potpuno netopivi jedno u drugom, iako uvijek postoji niz srednjih polariteta u kojima otopljena tvar i otapalo mogu biti djelomično topljivi.
Polaritet je svojstvo kemijski spojevi Oni imaju tendenciju razdvajanja električnih naboja u svojoj strukturi.
The molekule Polarne molekule se sastoje od atoma čija je elektronegativnost vrlo različita, dok se nepolarne molekule sastoje od atoma s jednakom elektronegativnošću.
No, polaritet molekule također je određen simetrijom njezine strukture, pa mogu postojati molekule sastavljene od atoma čija je elektronegativnost različita, ali su raspoređene na način u molekularnoj strukturi da se njihovi dipoli i konačno molekula poništavaju. je apolaran.
Uznemirenost. Mućkanje ili miješanje otopina povećava topljivost otopljene tvari, jer pridonosi većoj interakciji između otopljene tvari i otapala.
Proizvod topivosti
Kada govorimo o produktu topljivosti ili ionskom proizvodu (skraćeno Ksamo Ks), mislimo na umnožak molarne koncentracije ioni koji tvore spoj, podignuti na njihove odgovarajuće stehiometrijske indekse jednadžbe ravnoteže. Dakle, što je veća Ksol, spoj će biti topljiviji. To se izražava sljedećom formulom, uzimajući u obzir jednadžbu ravnoteže:
Gdje:
- Ksol. To je proizvod topljivosti.
- [Cn +] m. To je molarna koncentracija kationa podignuta na stehiometrijski koeficijent m.
- [Am-] n. To je molarna koncentracija aniona podignuta na stehiometrijski koeficijent n.
Primjeri topivosti
- Sol otopljena u vodi. Obična sol (natrijev klorid, NaCl) se lako otapa u vodi, brzinom od 360 grama po litri, sve dok je voda na 20ºC. Ako povećamo temperaturu otapala, povećat će se količina soli koju možemo otopiti.
- Gazirana pića Konzervirane ili flaširane gazirane pića koje svakodnevno konzumiramo imaju određenu količinu ugljični dioksid (CO2) plinoviti otopljeni u njihovoj unutrašnjosti, te stoga imaju svoje karakteristično mjehuriće. Da bi se to postiglo, industrije prezasititi smjesa u uvjetima vrlo visokog tlaka. Stoga, kada ih otkrijemo, dolazi do ravnoteže tlaka i počinje curenje plina.
- Otopine joda. Za zacjeljivanje površinskih rana često koristimo otopine joda, koje se ne mogu napraviti vodom, jer u njoj jod nije topiv. Zato koriste alkohol, čija se stopa topljivosti poboljšava i omogućuje proizvodnju smjese.
- Kava s mlijekom. Za pripremu kave s mlijekom dodajemo mlijeko u infuziju i promatramo njegovu promjenu boje kako se miješaju. To se uvijek radi s vrućom kavom, budući da se stopa topljivosti obje tvari povećava s temperaturom. No, pričekamo li da se tvari ohlade, primijetit ćemo stvaranje kreme na površini jer se otopina brže zasiti.