Як користуватися таблицею розчинності хімічних речовин

Розчинність - здатність речовини створювати з іншими хімічними речовинами однорідні системи, які називаються розчинами. У розчинах речовина існує у формі окремих іонів, атомів, молекул, а також частинок.

Розчинність виражається за допомогою концентрації розчиненої речовини в насиченому розчині або у відсотках, або ж в об'ємних і у вагових одиницях, які відносяться до 100 грамів або 100 (см^\) розчинника (г/100 грам або (см^/100 см) ^\) ).

Розчинність газоподібних речовин у рідині завжди залежить від тиску та температури. Розчинність твердих та рідких речовин залежить майже завжди тільки від температури. Всі речовини в різних ступенях є розчинними у розчинниках. У тому випадку, коли розчинність є вкрай малою для вимірювання, йдеться про те, що речовина повністю нерозчинна.

Обережно! Якщо викладач виявить плагіат у роботі, не уникнути великих проблем (аж до відрахування). Якщо немає можливості написати самому, замовте тут.

Залежність ступеня розчинності речовин від температури проявляється з допомогою кривих розчинності. За допомогою кривих розчинності здійснюють різні розрахунки. Наприклад, можна визначити масу речовини, яка осідає з насиченого розчину у разі охолодження.

Кристалізація - процес відділення твердої речовини з насиченого розчину у разі зниження температури. Кристалізація має велике значення для природних процесів - вона призводить до того, що багато кристалів на Землі утворюються, а також бере участь у процесах, що відбуваються в гірських породах.

Способи вираження характеристик розчинності

Існує два види характеристик розчинності: якісні та кількісні.

Якісні характеристики формують думку різних дослідників щодо здатності до розчинення у даної речовини - погано розчинно, добре розчинно, нерозчинно, мало розчинно і т.д. Вони є суб'єктивними. Об'єктивнішими їх намагалися зробити в Державній фармакопеї СРСР для того, щоб позначити розчинність різних лікарських засобів, проте вона не поширилася широко.

Кількісні характеристики зумовлюють кількість речовини, яку розчиняють у даній кількості розчинника за певних умов, зазвичай пропорційно концентрації (моль/л, г/100 г розчинника, г/кг розчинника, мольна частка і так далі). Кількісну та якісну розчинність зазвичай наводять як інформацію в довідниках.

Вплив умов на розчинність

Для того щоб визначити якісну розчинність використовують емпіричне правило «подібне розчиняється в подібному». Це правило різні джерела пояснюють по-різному: полярні речовини добре розчиняються в полярних розчинниках, а речовини, які мають гідроксильні групи, можуть розчинятися в розчинниках з гідроксильних груп тощо.

Розчинність залежить від:

1. Розчинник.
2. Розчинної речовини.
3. Температура.
4. Тиск.
5. Наявності в розчинникі інших речовин.

Рівень розчинності більшої частини газів зростає зі зростанням тиску, а також зменшується зі зростанням показників температури. Для рідких і твердих речовин вплив на розчинність менш значимий, ніж для газів.Температура ж має різний вплив на різні системи «розчинник - розчинна речовина», проте в більшості випадків з тим, що зростає температура, починає зростати і розчинність (у багатьох солей кальцію спостерігається зворотна залежність). Так як речовина, яка розчиняється, часто збільшує температуру кипіння розчинника, тоді розчинність при атмосферному тиску можна виміряти вище за температуру кипіння розчинника.

У разі підвищеного тиску та температури розчинність здатна сильно зростати (наприклад, у воді при температурі або високому тиску добре розчиняються кварц, вуглеводні, вони практично не розчиняються за нормальних умов).

Перебування в розчиннику інших речовин може значно вплинути на розчинність. Наприклад:

1. Додавання у водний розчин неполярних речовин солей може призвести до того, що виділиться неполярна речовина як осад через ефект висолювання.
2. Існування розчиненого кисню значно впливає здатність ртуті розчинятися у питній воді через те, що є ефект поверхневого окислення.
3. Існування малої кількості вологи в рамках абсолютного етанолу здатне істотно змінити розчинність багатьох неполярних речовин.

Розчинність речовини багато в чому залежить від різних факторів: характеру розчинника та речовини, від температурного режиму, тиску, агрегатного стану.

Найголовніший розчинник – вода. Проте чи все речовини (особливо органічні) здатні розчинятися у питній воді. Для того, щоб їх розчинити, застосовують різні розчинники типу спирту, ацетону, бензолу, хлороформу, ефіру, метанолу і так далі. Використовуються суміші різних розчинників. Наприклад, суміші спирту із водою.

Для розчинення твердих речовин його дрібно подрібнюються (товчуть у ступці або мелять у млині). Це роблять для того, щоб збільшити відсоток дотику поверхні розчиняється речовини, а також розчинника. У процесі збовтування чи перемішування прискорюються процеси формування розчину. При цьому часто на ємність, в якій відбувається приготування розчину, одягається зворотний холодильник. Цей пристрій використовується для виготовлення розчинів за допомогою кип'ятіння. Зменшуються втрати розчинника. Формуються пари в процесі нагрівання, але вони виходять осадом, що стікають назад.

1. Обмежена (сіль та вода) – конкретна кількість речовини.
2. Необмежена (спирт, вода, калію бромід та калію хлорид) – змішуються у будь-яких пропорціях.

За рівнем своєї розчинність речовини поділяються на:

1. Добре розчинні (при 20 градусах за цельсієм понад 1 грам).
2. Малорозчинні (при 20 градусах за цельсієм від 0,01 до 1 грама).
3. Нерозчинні (розчинність за 20 градусів за цельсієм не більше 0,01 грама).

Добре розчинною вважається речовина, якщо більше 10 г її добре розчиняється у 100 г води. Малорозчинною називають речовину, якщо в 100 г води її розчиняється менше ніж 1 г. І нерозчинні це такі речовини, менше 0,01 г яких переходить в розчин. Зовсім нерозчинних речовин немає. Навіть коли воду наливають у скляну посудину, то незначна частина молекул скла перетворюється на розчин.

Як визначається розчинність речовин

Береться навішення досліджуваної речовини, поміщається у відміряну кількість розчинника, розчин струшується протягом 10 хв.

Усі визначення проводять при температурі (18-22) градусах за Цельсієм.

Для повільно розчинних речовин (час розчинення яких більше 20 хвилин) можливе прогрівання на водяній бані до 300°С. Після енергійного струшування протягом двох хвилин та охолодження розчину до (18-22) градусів за Цельсієм візуально фіксують результат. Для повільно розчинних речовин умови розчинності зазначаються у приватних статтях.

Речовина вважається розчиненим, якщо при розгляді розчину в світлі, що проходить, в ньому не виявляються частинки.

Якщо невідома розчинність речовини, то методика випробування така:

Беруть 1 г речовини, додають 1 мл розчинника та проводять випробування, як описано вище. Якщо речовина повністю розчинилася, вона вважається розчинною дуже легко. Якщо розчинення відбулося в повному обсязі, то беруть 100 мг розтертої речовини, додають 1 мл розчинника і знову розчиняють. Наважка розчинилася повністю - роблять висновок, що речовина легко розчинна. У випадку, якщо розчинення відбулося не повністю, цей розчин додають 2 мл розчинника і продовжують випробування. Наважка розчинилася - вважається, що речовина розчинна. Якщо розчинення пройшло не повністю, то розчин додають ще 7 мл розчинника і знову проводять розчинення, як описано вище. Якщо при спостереженні в світлі візуально не спостерігаються частки, значить розчинення пройшло. Така речовина вважається помірно розчинною.

У разі виявлення нерозчинених частинок навішування випробування проводять з 10 мг розтертої речовини, додаючи до неї 10 мл розчинника. У тому випадку, якщо воно розчинилося повністю - речовина вважається мало розчинною. Якщо розчинення пройшло в повному обсязі, беруть 10 мг розтертого речовини, додають до нього 100 мл розчинника і знову проводять випробування, як описано в методиці.Речовина повністю розчинилася - вона дуже мало розчинна. Якщо не розчинилося - вважається, що речовина практично нерозчинна в цьому розчиннику.

Для речовин з відомою розчинністю проводять випробування за вищевикладеною методикою, але тільки для крайніх значень зазначеного терміну розчинності., то 100 мг його повинно розчинитися в 1 мл, але повністю розчиняється в 3 мл розчинника.

Чисельний вираз складу розчинів

Концентрація розчину - маса розчиненої речовини, яка міститься в конкретній масі\обсязі розчинника або розчину.

Чисельний вираз складу розчинів знаходиться в масовій частці розчиненої речовини, молярна концентрація еквівалента, молярна концентрація, молярна частка, молярна концентрація.

Масова частка (позначається як W) називається відношення маси розчиненої речовини до маси розчину. Тобто W = mраст. розчиненої речовини, яка міститься в 100 грамах розчину. 100 г якого перебуває 20 г солі, а також 80 г води.

Молярна концентрація CM виражена за допомогою числа молей розчиненої речовини, що міститься в 1 літрі розчину. 01 моль - сантимолярним (0,01 М). mраст.в-ва(моль/л), де m - маса розчиненої речовини, грами є молярною масою розчиненої речовини, г/моль.

Молярна концентрація еквівалента C 1/z виражається в числі моль-еквівалентів розчиненої речовини, що містяться в 1 літрі розчину. тут є фактором еквівалентності.

Молярна концентрація Cm виражається за допомогою числа молей розчиненої речовини, що міститься в 1 кг (1000 г) розчинника. \(Cm=\frac>=\frac\) . Молярна частка речовини в суміші (тобто Ni) є відношенням числа молей певної речовини до суми числа молей всіх речовин, які знаходяться в суміші або розчині. \(Ni=\frac.\)

Сума мольних часток компонентів дорівнює одиниці. Титр розчину позначає масу розчиненої речовини, що міститься в 1 мл розчину T=m/V (г/мл).

Таблиці розчинності солей, кислот та основ у воді

До нерозчинних речовин відносяться:

1. Тверді: скло, сірка, золото.
2. Рідкі: бензин, олія.
3. Газоподібні: неон, гелій.

До малорозчинних речовин відносяться:

1. Тверді: сульфат свинцю, алебастр.
2. Рідкі: бензол, діетиловий ефір.
3. Газоподібні: азот, метан, кисень.

До розчинних речовин відносяться:

1. Тверді: мідний купорос, сіль.
2. Рідкі: спирт, ацетон.
3. Газоподібні: аміак, хлороводень.

При вивченні хімії у школі використовують спрощений варіант таблиці розчинності. Для того, щоб вивчати хімії на вищому рівні, потрібно використовувати повну таблицю, в якій наводять повноцінні дані про велику кількість реакцій. У повну таблицю включено набагато більше хімічних сполук та елементів, ніж у шкільну.

Так виглядає шкільна версія таблиці розчинності:

Так виглядає повний (докладний) варіант таблиці розчинності:

Таблицю розчинності зазвичай використовують для того, щоб перевірити всі умови протікання реакцій, тому що одна з умов протікання реакції служить утворення осаду (тобто незворотність реалізації реакції), тоді по таблиці розчинність можливо перевірити утворення осаду, таким чином зрозуміти, відбувається реакція чи ні . Загалом, потрібно зіставити ряди.

Користуватися таблицею розчинності зовсім не складно. Потрібно просто подивитися на те, яке значення розташовується на перетині різних рядків двох частин потрібного нам з'єднання. ), потрібно знайти стовпчик з \(Mg^\) , а потім опуститися до рядка з \(So_^\) .На рядку перетину буде написано P, тобто дане з'єднання є розчинним.

Умовні позначення

Для таблиці розчинності справедливі такі умовні позначення:

1. Катіони - частинки та сполуки з позитивним зарядом.
2. Аніони - з'єднання з негативним зарядом.
3. Р є речовиною, яка добре розчиняється у воді.
4. М є речовиною, яка малорозчинна у воді.
5. Н є речовиною, яка практично не розчиняється у воді, проте легко розчиняється в розведених або слабких кислотах.
6. РК є речовиною, яка не розчиняється у воді, розчинення відбувається лише у сильних неорганічних кислотах.
7. ПК є речовиною, яка не розчиняється ні в кислотах, ні у воді.
8. Г є речовиною, що повністю гідролізується у разі розчинення, не існує в контакті з водою.
9. — є речовиною, яка не існує.

Розв'язання задач на тему розчинність речовин

Для початку зрозуміємо, як вирішувати задачі на розчинність.Розглянемо їхню дієвість на прикладі завдань з ЄДІ з хімії за 2019 рік.

Розчинність безводного карбонату натрію за певної температури буде становити 31, 8 грама на 100 грамів води. При цій температурі потрібно приготувати насичений розчин, додавши необхідну кількість карбонату натрію до 400 мл води».

Перший спосіб розв'язання задачі:

Розчинність не може показати справжню кількість солі або кількість води. Це буде лише спосіб вираження концентрації в насичених розчинах. Це величина, яка показує, яким чином співвідносяться маса води та маса розчиненої речовини (або іншої розчиненої речовини).

Наприклад, в умовах завдання бачимо, що розчинність карбонату натрію буде 31,8 г на 100 г води. Це означає, що для розчинення кожних 31,8 г солі потрібно додати 100 г води. Вже з цих даних можна визначити масову частку розчиненої речовини.

Візьмемо за приклад даний еталонний розчин, в якому міститься 31,8 г солі і 100 г води. Масова частка солі в такому розчині становить:

ωр.в. = mр.в./mр-ра = 31,8 г/131,8 г = 0,2413 або 24,13%

Однак у реальному розчині, який сформується в процесі розчинення карбонату натрію в 400 г води, масова частка солі буде такою ж! Зі знаннями маси води та масової частки солі можна скласти рівняння, а також визначити масу солі в цьому розчині:

Виходить, маса нітрату натрію в реальному розчині дорівнюватиме 127,2 г.

Візьмемо інший варіант розв'язання задачі.

При використанні того ж еталонного розчину можна скласти пропорцію таким чином, щоб визначити масу солі в реальному розчині.На 100 г води припадає 31,8 г солі (згідно з умовою)

на 400 г води буде припадати х г солі (у цьому розчині)

Визначаємо х із пропорції:

х = 400 г · 31,8 г/100 г = 127,2 г нітрату натрію.

Потрібно бути уважним: пропорції можна скласти далеко не для всіх величин. Однак співвідносити масу води та масу розчиненої речовини при незмінній концентрації (масовій частці) розчиненої речовини можна і практично. Також пропорційними є маса розчину та маса розчиненої речовини, маса води та маса розчину тощо.

Масова частка речовини в насиченому розчині дорівнює 24% за певної температури. Потрібно визначити коефіцієнт розчинності даної речовини за даної температури.

Для визначення розчинності речовини приймемо масу розчину, що дорівнює 100 г. Тоді маса солі дорівнює:

mр.в. = mр-ра⋅ωр.в. = 100⋅0,24 = 24 г

mводи = mр-ра - mр.в. = 100 - 24 = 76 г

χ = mр.в./mр-ля⋅100 = 24/76⋅100 = 31,6 г речовини на 100 г води.

Як приготувати 1% розчин соди?

Є дуже просте правило: щоб дізнатися, скільки речовини міститься в розчині, потрібно цифру відсотка розчину помножити на 10. Ви отримаєте кількість міліграмів у мілілітрі розчину, або кількість грамів у літрі розчину.

Наприклад, 2% розчин – це 20 міліграм в одному мілілітрі, або 20 грам в одному літрі.

10% розчин – це 100 міліграм у мілілітрі, або 100 грам у літрі.

Значить у ньому має бути 10 грамів у літрі. Тобто берете літр води та сиплете туди 10 грам соди. Розмішуємо, одержуємо 1% розчин.

Відповідно, на півлітра потрібно 5 г соди.

У домашніх умовах велика точність не потрібна і, тому, для приготування однопроцентного розчину соди достатньо розчинити в 1 літрі води приблизно 10 грам соди - саме стільки приблизно міститься в одній чайній ложці радянських часів (зараз форм і розмірів чайних ложок безліч і їх "ємність" теж різна).

Але якщо підходити до питання з суто математичною точністю, то отриманий розчин (10 грам соди на літр води) буде дещо слабшим за зазначений 1%: щоб досягти точного результату, треба розчиняти в літрі води (дистильованої) приблизно 10,1 грама соди.