Η διαλυτότητα είναι η μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να παραμείνει διαλυμένη σε έναν διαλύτη υπό συγκεκριμένες συνθήκες. Στα προβλήματα χημείας, αυτό συνήθως σημαίνει ότι πρέπει να γνωρίζεις τον διαλύτη, τη θερμοκρασία και, για τα αέρια, μερικές φορές και την πίεση.
Αν θέλεις τη σύντομη εκδοχή, είναι η εξής: η διαλυτότητα δεν είναι το ίδιο με την ταχύτητα διάλυσης. Είναι το όριο ισορροπίας για το πόση ποσότητα μπορεί να παραμείνει διαλυμένη αφού το σύστημα σταθεροποιηθεί.
Τι Σημαίνει Η Διαλυτότητα Στη Χημεία
Όταν προστεθεί μικρή ποσότητα διαλυμένης ουσίας σε έναν διαλύτη, μπορεί να διαλυθεί πλήρως. Καθώς προστίθεται περισσότερη, το διάλυμα φτάνει τελικά σε ένα σημείο όπου η διάλυση και ο επανασχηματισμός του στερεού εξισορροπούνται. Σε εκείνο το σημείο, το διάλυμα είναι κορεσμένο.
Γι’ αυτό η διαλυτότητα είναι μια έννοια ισορροπίας. Αν ένας πίνακας λέει ότι ένα άλας έχει διαλυτότητα ανά νερού σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, σημαίνει ότι περίπου τόση ποσότητα μπορεί να παραμείνει διαλυμένη στην ισορροπία υπό αυτές τις συνθήκες.
Τρεις σχετικοί όροι βοηθούν:
- Ένα ακόρεστο διάλυμα μπορεί ακόμη να διαλύσει περισσότερη διαλυμένη ουσία.
- Ένα κορεσμένο διάλυμα έχει φτάσει το όριο ισορροπίας υπό αυτές τις συνθήκες.
- Ένα υπέρκορο διάλυμα περιέχει περισσότερη διαλυμένη ουσία από τη συνηθισμένη ποσότητα ισορροπίας και συνήθως είναι ασταθές.
Κανόνες Διαλυτότητας: Τι Πραγματικά Σε Βοηθούν Να Προβλέψεις
Στην εισαγωγική χημεία, οι κανόνες διαλυτότητας συνήθως σημαίνουν σύντομα μοτίβα για ιοντικές ενώσεις στο νερό. Σε βοηθούν να προβλέψεις αν μια ένωση είναι γενικά διαλυτή ή αν είναι πιθανό να σχηματιστεί ίζημα.
Ένας ασφαλής τρόπος να τους χρησιμοποιείς είναι ως πρώτο έλεγχο, όχι ως καθολικό νόμο. Για παράδειγμα, τα νιτρικά άλατα είναι γενικά διαλυτά στο νερό, οπότε το αναμένεται να διαλύεται εύκολα. Αντίθετα, ορισμένες ιοντικές ενώσεις όπως το είναι ελάχιστα διαλυτές, γι’ αυτό και συχνά αντιμετωπίζονται ως ιζήματα σε εισαγωγικά προβλήματα.
Το «τα όμοια διαλύουν τα όμοια» είναι ένας ξεχωριστός εμπειρικός κανόνας για την επιλογή διαλύτη. Οι πολικές και οι ιοντικές ουσίες συχνά διαλύονται καλύτερα σε πολικούς διαλύτες όπως το νερό, ενώ πολλές μη πολικές ουσίες διαλύονται καλύτερα σε μη πολικούς διαλύτες.
Πώς Να Διαβάζεις Μια Καμπύλη Διαλυτότητας
Μια καμπύλη διαλυτότητας δείχνει πώς αλλάζει η διαλυτότητα μιας ουσίας με τη θερμοκρασία. Ο κατακόρυφος άξονας συνήθως δείχνει την ποσότητα διαλυμένης ουσίας που διαλύεται σε σταθερή ποσότητα διαλύτη, και ο οριζόντιος άξονας τη θερμοκρασία.
Αν ένα σημείο βρίσκεται πάνω στην καμπύλη, το διάλυμα είναι κορεσμένο σε εκείνη τη θερμοκρασία. Αν βρίσκεται κάτω από την καμπύλη, το διάλυμα είναι ακόρεστο. Αν βρίσκεται πάνω από την καμπύλη, η ποσότητα που φαίνεται είναι μεγαλύτερη από το συνηθισμένο όριο κορεσμού για αυτές τις συνθήκες.
Μην γενικεύεις υπερβολικά το σχήμα. Πολλές στερεές διαλυμένες ουσίες γίνονται πιο διαλυτές καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αλλά όχι όλες. Η διαλυτότητα των αερίων στο νερό συχνά ακολουθεί την αντίθετη τάση με τη θερμοκρασία.
Λυμένο Παράδειγμα: Χρήση Τιμής Από Καμπύλη Διαλυτότητας
Έστω ότι μια καμπύλη διαλυτότητας δείχνει ότι ένα άλας διαλύεται μέχρι ανά νερού στους .
Τώρα πρόσθεσε από αυτό το άλας σε νερού και περίμενε να αποκατασταθεί η ισορροπία στην ίδια θερμοκρασία.
Υπό αυτές τις συνθήκες, περίπου μπορούν να παραμείνουν διαλυμένα. Τα υπόλοιπα παραμένουν αδιάλυτα.
Αυτό το ένα παράδειγμα σου δίνει τη βασική δεξιότητα ανάγνωσης για τις καμπύλες διαλυτότητας:
- διάβασε τη μέγιστη διαλυμένη ποσότητα στη δεδομένη θερμοκρασία
- σύγκρινέ τη με την ποσότητα που προστέθηκε πραγματικά
- θεώρησε κάθε επιπλέον ποσότητα διαλυμένης ουσίας ως αδιάλυτη στην ισορροπία
Η διαλυτότητα είναι ένα όριο χωρητικότητας σε δεδομένες συνθήκες, όχι υπόσχεση ότι κάθε επιπλέον γραμμάριο θα εξαφανιστεί.
Παράγοντες Που Μεταβάλλουν Τη Διαλυτότητα
Θερμοκρασία
Για πολλές στερεές διαλυμένες ουσίες στο νερό, η διαλυτότητα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Αυτό είναι συνηθισμένο, αλλά όχι καθολικό.
Για αέρια διαλυμένα σε υγρά, η διαλυτότητα συχνά μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Ένα γνώριμο παράδειγμα είναι η ζεστή σόδα που χάνει το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα.
Πίεση
Η πίεση έχει την πιο σαφή επίδραση στα αέρια που είναι διαλυμένα σε υγρά. Μεγαλύτερη πίεση πάνω από το υγρό συνήθως αυξάνει τη διαλυτότητα του αερίου. Για στερεά και υγρά, οι συνηθισμένες μεταβολές πίεσης έχουν συνήθως πολύ μικρότερη επίδραση.
Φύση Της Διαλυμένης Ουσίας Και Του Διαλύτη
Οι διαμοριακές δυνάμεις έχουν σημασία. Ένας διαλύτης διαλύει μια διαλυμένη ουσία πιο εύκολα όταν οι νέες αλληλεπιδράσεις διαλυμένης ουσίας–διαλύτη είναι αρκετά ευνοϊκές ώστε να ανταγωνίζονται τις αλληλεπιδράσεις διαλυμένης ουσίας–διαλυμένης ουσίας και διαλύτη–διαλύτη.
Αυτή είναι η πιο ακριβής εκδοχή του «τα όμοια διαλύουν τα όμοια».
Χημικό Περιβάλλον
Ορισμένες μεταβολές της διαλυτότητας εξαρτώνται από αντιδράσεις μέσα στο διάλυμα. Για παράδειγμα, η διαλυτότητα ορισμένων ιοντικών ενώσεων μπορεί να αλλάξει αν αλλάξει το pH ή αν προστεθεί κοινό ιόν.
Αυτό το σημείο εξαρτάται από τη συγκεκριμένη ουσία. Μην υποθέτεις ότι κάθε πρόβλημα διαλυτότητας απαιτεί συλλογισμό με pH ή κοινό ιόν.
Συνηθισμένα Λάθη Στη Διαλυτότητα
Σύγχυση της διαλυτότητας με τον ρυθμό διάλυσης
Η ανάδευση, η άλεση ή η θέρμανση συχνά κάνουν κάτι να διαλύεται γρηγορότερα, αλλά η ταχύτερη διάλυση δεν είναι το ίδιο με μεγαλύτερη τελική διαλυτότητα στις ίδιες συνθήκες.
Παράλειψη θερμοκρασίας ή πίεσης
Μια τιμή διαλυτότητας χωρίς θερμοκρασία, και μερικές φορές χωρίς πίεση, είναι ελλιπής.
Υπόθεση ότι κάθε στερεό γίνεται πιο διαλυτό όταν θερμαίνεται
Πολλά στερεά γίνονται πιο διαλυτά σε θερμότερο νερό, αλλά κάποια όχι. Μια καμπύλη ή ένας πίνακας δεδομένων είναι ασφαλέστερος από έναν γενικό κανόνα.
Χρήση κανόνων πίεσης στο λάθος σύστημα
Η πίεση είναι ιδιαίτερα σημαντική για αέρια σε υγρά. Συνήθως δεν είναι ο κύριος παράγοντας για τη διαλυτότητα συνηθισμένων στερεών διαλυμένων ουσιών.
Πού Χρησιμοποιείται Η Διαλυτότητα
Η διαλυτότητα έχει σημασία στα φαρμακευτικά προϊόντα, στην επεξεργασία νερού, στη γεωλογία, στην περιβαλλοντική χημεία, στην επιστήμη τροφίμων και στην εργαστηριακή παρασκευή διαλυμάτων. Βοηθά στην πρόβλεψη της καταβύθισης, στην επιλογή διαλυτών και στην απόφαση αν ένα μείγμα θα παραμείνει ομογενές ή θα διαχωριστεί.
Έχει επίσης σημασία σε καθημερινές περιπτώσεις: γιατί η ζάχαρη διαλύεται διαφορετικά σε ζεστά και κρύα ροφήματα, γιατί τα ανθρακούχα ποτά χάνουν τις φυσαλίδες τους μετά το άνοιγμα και γιατί ορισμένα μείγματα θολώνουν όταν αλλάζουν οι συνθήκες.
Δοκίμασε Μια Παρόμοια Ερώτηση Διαλυτότητας
Όταν συναντάς μια ερώτηση διαλυτότητας, κάνε τέσσερις ερωτήσεις με τη σειρά: ποια είναι η διαλυμένη ουσία, ποιος είναι ο διαλύτης, ποια θερμοκρασία είναι σταθερή και αν η πίεση έχει σημασία. Αυτή η σύντομη λίστα ελέγχου αποτρέπει τα περισσότερα λάθη πριν καν αρχίσει ο υπολογισμός.
Δοκίμασε τη δική σου εκδοχή με μια καμπύλη διαλυτότητας: διάλεξε μία θερμοκρασία, διάβασε τη μέγιστη διαλυμένη ποσότητα και αποφάσισε αν ένα δείγμα είναι ακόρεστο, κορεσμένο ή πάνω από το συνηθισμένο όριο.
Χρειάζεσαι βοήθεια με μια άσκηση;
Ανέβασε την ερώτησή σου και πάρε επαληθευμένη λύση βήμα-βήμα σε δευτερόλεπτα.
Άνοιξε το GPAI Solver →