Растворимость S – концентрация компонента в насыщенном растворе
Факторы, влияющие на растворимость веществ в жидком состоянии. 1) Природа смешиваемых веществ. В веществах с полярными молекулами (особенно с водородными связями) и в ионных веществах существует сильное взаимное притяжение частиц. Поэтому такие вещества не будут легко дробиться (смешиваться с другими) , если в растворе не будет сильного притяжения между частицами разных веществ. Вещества с ионной связью или с полярными молекулами должны гораздо лучше растворяться в полярных или ионных растворителях, чем в растворителях с неполярными молекулами. Соответственно, вещества с неполярными молекулами лучше растворяются в неполярных растворителях и хуже - в полярных, а металлы - в металлах. Не надо путать полярные связи и полярные молекулы. Например, если на одежде жирное пятно, его лучше смывать не водой, а бензином, а если пятно от соли или сахара - то лучше водой, а не бензином. Точно так же в металлургии: металлы в жидком состоянии обычно хорошо растворяют друг друга и плохо растворяют вещества с ионной связью (собственные оксиды, фосфаты, силикаты, фториды) , которые образуют отдельную жидкую фазу - шлак. 2) Температура. Здесь, как и в любых других равновесиях, действует принцип Ле Шателье. При нагревании растворимость возрастает, если DраствH > 0 (и тем круче, чем больше DH), и убывает, если DраствH < 0. Для твердых веществ более характерно первое, а для газов - второе, хотя бывает и наоборот. Это особенно наглядно в случае солей, образующих кристаллогидраты. При растворении кристаллогидрата в воде не может быть сильной гидратации, поскольку вещество уже гидратировано. Поэтому преобладает первое слагаемое, и DраствH > 0. Если мы берем ту же соль в безводном виде, но знаем, что она давать кристаллогидрат, то можно ожидать, что у нее преобладает второе слагаемое, и DраствH < 0. Поэтому графики зависимости растворимости от температуры у кристаллогидрата и безводной соли часто имеют противоположный наклон. 3) Давление. Давление влияет в основном на процессы с участием газов. Зависимость растворимости газов от давления видел всякий, кто открывал бутылку лимонада, пива или шампанского. Внутри бутылки повышенное давление, и углекислый газ находится в растворе. При открывании давление падает, газ смешивается с воздухом, и парциальное давление CO2 падает еще сильнее. Раствор становится пересыщенным, и из него выделяются пузырьки газа. 4) Присутствие третьего вещества. Его влияние может быть разнообразно. а) это вещество сильно сольватируется, связывает много молекул растворителя и этим уменьшает растворимость; пример: спирт по отношению к растворам солей; б) это вещество связывает молекулы или ионы растворяемого вещества и этим повышает растворимость; пример: аммиак, связывающий ионы меди и повышающий растворимость Cu(OH)2; в) это вещество дает ионы, одноименные с ионами растворяемого вещества, и тем смещает равновесие растворения влево; пример: в насыщенном растворе CaSO4 существует равновесие CaSO4 (тв) = Ca2+(р-р) + SO42- (р-р) . Добавляя крепкий раствор хлорида кальция, мы увеличиваем концентрацию ионов кальция, и часть сульфата выпадает.
При сгорании лития в кислороде образуется оксид лития: 4Li + O2 = 2Li2O Калий с кислородом образует пероксид: 2К + О2 = К2О2 Рубидий также образует с кислородом воздуха надпероксид Rb + O2 = RbO2 Цезий довольно активный щелочной металл, и при соприкасании с кислородом воздуха он образует надпероксид и пероксид: Cs + O2 = CsO2 2Cs + O2 = Cs2O2 C водой они реагируют бурно, вступая в реакции замещения, образуя щелочь и при этом выделяется водород. 2Li + 2H2O = 2LiOH + H2 2K+2H2O = 2KOH + H2 2Rb + 2H2O = 2RbOH + H2 (реагирует со взрывом) 2Cs + 2H2O = 2CsOH + H2 (реакция проходит со взрывом)
Факторы, влияющие на растворимость веществ в жидком состоянии.
1) Природа смешиваемых веществ.
В веществах с полярными молекулами (особенно с водородными связями) и в ионных веществах существует сильное взаимное притяжение частиц. Поэтому такие вещества не будут легко дробиться (смешиваться с другими) , если в растворе не будет сильного притяжения между частицами разных веществ.
Вещества с ионной связью или с полярными молекулами должны гораздо лучше растворяться в полярных или ионных растворителях, чем в растворителях с неполярными молекулами. Соответственно, вещества с неполярными молекулами лучше растворяются в неполярных растворителях и хуже - в полярных, а металлы - в металлах.
Не надо путать полярные связи и полярные молекулы. Например, если на одежде жирное пятно, его лучше смывать не водой, а бензином, а если пятно от соли или сахара - то лучше водой, а не бензином.
Точно так же в металлургии: металлы в жидком состоянии обычно хорошо растворяют друг друга и плохо растворяют вещества с ионной связью (собственные оксиды, фосфаты, силикаты, фториды) , которые образуют отдельную жидкую фазу - шлак.
2) Температура.
Здесь, как и в любых других равновесиях, действует принцип Ле Шателье. При нагревании растворимость возрастает, если DраствH > 0 (и тем круче, чем больше DH), и убывает, если DраствH < 0.
Для твердых веществ более характерно первое, а для газов - второе, хотя бывает и наоборот. Это особенно наглядно в случае солей, образующих кристаллогидраты. При растворении кристаллогидрата в воде не может быть сильной гидратации, поскольку вещество уже гидратировано. Поэтому преобладает первое слагаемое, и DраствH > 0. Если мы берем ту же соль в безводном виде, но знаем, что она давать кристаллогидрат, то можно ожидать, что у нее преобладает второе слагаемое, и DраствH < 0. Поэтому графики зависимости растворимости от температуры у кристаллогидрата и безводной соли часто имеют противоположный наклон.
3) Давление.
Давление влияет в основном на процессы с участием газов. Зависимость растворимости газов от давления видел всякий, кто открывал бутылку лимонада, пива или шампанского. Внутри бутылки повышенное давление, и углекислый газ находится в растворе. При открывании давление падает, газ смешивается с воздухом, и парциальное давление CO2 падает еще сильнее. Раствор становится пересыщенным, и из него выделяются пузырьки газа.
4) Присутствие третьего вещества.
Его влияние может быть разнообразно.
а) это вещество сильно сольватируется, связывает много молекул растворителя и этим уменьшает растворимость; пример: спирт по отношению к растворам солей;
б) это вещество связывает молекулы или ионы растворяемого вещества и этим повышает растворимость; пример: аммиак, связывающий ионы меди и повышающий растворимость Cu(OH)2;
в) это вещество дает ионы, одноименные с ионами растворяемого вещества, и тем смещает равновесие растворения влево; пример: в насыщенном растворе CaSO4 существует равновесие CaSO4 (тв) = Ca2+(р-р) + SO42- (р-р) . Добавляя крепкий раствор хлорида кальция, мы увеличиваем концентрацию ионов кальция, и часть сульфата выпадает.
4Li + O2 = 2Li2O
Калий с кислородом образует пероксид:
2К + О2 = К2О2
Рубидий также образует с кислородом воздуха надпероксид
Rb + O2 = RbO2
Цезий довольно активный щелочной металл, и при соприкасании с кислородом воздуха он образует надпероксид и пероксид:
Cs + O2 = CsO2
2Cs + O2 = Cs2O2
C водой они реагируют бурно, вступая в реакции замещения, образуя щелочь и при этом выделяется водород.
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2
2K+2H2O = 2KOH + H2
2Rb + 2H2O = 2RbOH + H2 (реагирует со взрывом)
2Cs + 2H2O = 2CsOH + H2 (реакция проходит со взрывом)