растворимость

РАСТВОРИМОСТЬ

способность вещества образовывать с др. веществом (или веществами) гомог. смеси с дисперсным распределением компонентов (см. растворы). Обычно растворителем считают вещество, которое в чистом виде существует в том же агрегатном состоянии, что и образовавшийся раствор. Если до растворения оба вещества находились в одном и том же агрегатном состоянии, растворителем считается вещество, присутствующее в смеси в существенно большем количестве.

Р. определяется физ. и хим. сродством молекул растворителя и растворяемого вещества, соотношением энергий взаимод. однородных и разнородных компонентов раствора. Как правило, хорошо раств. друг в друге подобные по физ. и химическим свойствам вещества (эмпирич. правило "подобное раств. в подобном"). В частности, вещества, состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типом связи хорошо раств. в полярных растворителях (воде, этаноле, жидком аммиаке), а неполярные вещества хорошо раств. в неполярных растворителях (бензоле, сероуглероде).

Согласно теории, предложенной Дж. Гильдебрандом (1935), взаимная Р. неэлектролитов возрастает с уменьшением разности их параметров растворимости d=(Е/V)1/2, где Е — теплота испарения, V-полярный объем. Параметр растворимости — одно из осн. понятий, определяющих когезион-ные свойства веществ в конденсир. состояниях; важная технол. характеристика полимеров и растворителей, лакокрасочных материалов и т. п. (см. когезия). Р. мн. электролитов возрастает пропорционально кубу диэлектрич. проницаемости растворителя. Обычно более растворимы электролиты с большей склонностью к сольватации растворителем; образование кристаллогидратов обычно увеличивает Р. солей.

Р. данного вещества зависит от температуры и давления соотв. общему принципу смещения равновесий (см. Ле Шателье — Брауна принцип). Концентрация насыщ. раствора при данных условиях численно определяет Р. вещества в данном растворителе и также наз. растворимостью. Пересыщенные растворы содержат большее количество растворенного вещества, чем это соответствует его Р., существование пересыщенных растворов обусловлено кинетич. затруднениями кристаллизации (см. зарождение новой фазы). Для характеристики Р. малорастворимых веществ используют произведение активностей ПА (для растворов, близких по своим свойствам к идеальному,-произведение растворимости ПР).

Растворение газов в воде-экзотермич. процесс, поэтому с ростом температуры Р. газов в воде уменьшается. В органических растворителях газы часто раств. с поглощением тепла и с ростом температуры Р. газов повышается. В некоторых случаях на кривых зависимости растворимости газов от температуры наблюдается минимум (напр., система водород-вода). При постоянной температуре в случае образования идеального разб. бинарного раствора неэлектролита Р. газа (молярная доля в растворе) пропорциональна его парциальному давлению над раствором (см. Генри закон). С ростом давления для определения Р. газа необходимо учитывать отклонение его свойств от свойств идеального газа, что достигается заменой парциального давления летучестью.

Системы жидкость — жидкость (жидкие смеси) различаются по след. типам: жидкости смешиваются друг с другом во всех отношениях (напр., система вода — этанол); жидкости практически нерастворимы друг в друге (вода-ртуть); жидкости частично растворимы друг в друге (вода-диэтиловый эфир). С ростом температуры взаимная Р. жидкостей в большинстве случаев увеличивается и, если не достигается температура кипения, существует температура, при которой обе жидкости смешиваются друг с другом в любых соотношениях, — т. наз. критич. температура растворимости, или верх. критич. точка смешения (ВКТС). Если достигается температура кипения, осуществляется трехфазное равновесие с участием паровой фазы и двух жидких фаз-паровая эвтектика или паровая перитектика. В некоторых системах взаимная Р. повышается с понижением температуры и возможно достижение ниж. критич. температуры смешения (HKTС). Известны системы (напр., вода-трибу-тилфосфиноксид), где имеется и верхняя и нижняя критич. точки (см. критическое состояние). Обычно область расслаивания жидкой смеси при понижении температуры пересекается с линией ликвидуса с образованием монотектич. или синтектич. фазового равновесия (см. диаграмма состояния).

Влияние давления на Р. зависит от того, как изменяется с давлением молярный объем вещества и его парциальный молярный объем в растворе. Если при некотором давлении молярный объем вещества становится меньше его парциального молярного объема, Р. вещества с ростом давления снижается. Такая закономерность характерна для неполярных растворителей; напр., Р. гексахлорэтана в сероуглероде при 500 МПа меньше, чем при 0,1 МПа, в 15 раз. Для газов при высоких давлениях на кривой зависимости Р. от давления имеется максимум. Для электролитов на зависимость Р. от давления сказывается изменение молярного объема вследствие сольватации ионов молекулами растворителя. Взаимная Р. жидкостей мало зависит от давления, зависимость становится заметной при давлениях порядка неск. ГПа.

Вещество, способное раств. в двух неограниченно смешивающихся друг с другом растворителях, распределяется между ними так, что отношение его активностей в этих растворителях а1 и а2 при постоянной температуре остается постоянным, независимо от общего количества растворенного вещества: a1/a2 = К, где Ккоэф. распределения (закон Бертло — Нернста). Для сильно разб. растворов вместо отношения активностей компонентов можно записать отношение их концентраций.

Растворение твердых тел в жидкостях может сопровождаться поглощением тепла, в этом случае повышение температуры приводит к увеличению Р. Если образуется идеальный раствор, зависимость Р. от температуры записывается уравнением Шредера

растворимость

где ΔHпл и Тпл — энтальпияплавления и — температура плавления растворенного вещества. Если энергия сольватации больше энергии, необходимой для разрушения кристаллич. решетки, растворение является экзотермич. процессом и Р. с ростом температуры понижается. У некоторых веществ (напр., гипс) наблюдается минимум на кривой зависимости Р. от температуры. При образовании твердых растворов максимум Р. достигается, как правило, при температуре трехфазного равновесия — эвтектического или перитектического. Но в некоторых системах максимум Р. отвечает более высокой температуре (системы с ретроградной растворимостью).

Р. изучают изотермич. или политермич. методами (см. термический анализ). Полученные результаты представляют в виде диаграмм Р., которые являются частным случаем диаграммы состояния. Объемное изображение фазовых состояний системы в пространстве параметров состояния (температуры и составов разл. фаз) сводят спец. приемами к фигурам на плоскости. Для тройной системы из двух солей и воды используют обычный концентрац. треугольник, вершины которого отвечают чистым компонентам (см. многокомпонентные системы). Применяют также изображение Р. по способу Шрейнемакерса (Ф. Схрейнемакерс), при котором вершина прямоугольной системы координат отвечает чистой воде, а по обеим осям откладывают концентрации солей, выраженные количеством той или другой соли на определенное количество воды (1 моль). Точки, отвечающие чистым солям, лежат в бесконечности (см. рис. а). Др. прием построения диаграмм Р. на плоскости — способ Йенеке (см. рис. б): на оси абсцисс отражается состав солевой массы раствора, т. е. соотношение концентраций солей, а по оси ординат откладывается количество воды на определенное количество растворенных веществ (напр., 1 моль). В этом способе в бесконечности находится точка, отвечающая чистой воде. На диаграммах (см. рис. а и б) буквой Ж обозначено фазовое поле гомог. системы (раствора), Ж+А и Ж+В- фазовые поля пересыщенных растворов, Ж + А + В — тройная пересыщенная система; линии А'E отвечают растворам, насыщ. компонентом А (концентрация насыщения при данном содержании В), линии ЕB'-растворам, насыщенным компонентом В, Е-эвто-нич. точка системы (эвтоника), отвечающая составу раствора, насыщенного двумя компонентами (аналог эвтектики на диаграммах плавкости). Точка эвтоники характеризуется макс. концентрацией растворенных веществ в растворе, миним. парциальным давлением пара растворителя над раствором, постоянством состава раствора и давления пара при изотермич. испарении вплоть до окончат. высыхания системы.

растворимость. Рис. 2

Изотермич. диаграмма растворимости тройной системы соль А — соль В — вода с изображением по способу Шрейнемакерса (а) и по способу Йенеке (б). Пояснения в тексте.

Использование диаграмм Р. позволяет установить сосуществующие фазы при данной температуре и соответствующие им составы растворов, провести расчеты процессов испарения, кристаллизации из растворов и т. п., что необходимо для обоснования многих технол. схем. Например, диаграмма Р. системы KCl-NaCl-H2O является основой технологии переработки сильвинитов, системы K2SO4-MgCl2-H2O-переработки полиминеральных галургич. руд.

Лит.: Новоселова А. В., Методы исследования гетерогенных равновесий, М., 1980; Ксензенко В. И., Кононова Г. Н., Теоретические основы переработки галургического сырья, М., 1982.

П. И. Федоров

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. растворимость — Раствор/и́м/ость/. Морфемно-орфографический словарь
  2. Растворимость — Способность вещества образовывать с другим веществом однородную, термодинамически устойчивую систему переменного состава, состоящую из двух или большего числа компонентов. Большая советская энциклопедия
  3. растворимость — растворимость ж. Отвлеч. сущ. по прил. растворимый Толковый словарь Ефремовой
  4. растворимость — См. растворять Толковый словарь Даля
  5. растворимость — -и, ж. Способность вещества растворяться2. Растворимость солей. Малый академический словарь
  6. РАСТВОРИМОСТЬ — РАСТВОРИМОСТЬ, способность веществ в смеси с одним или несколькими другими веществами образовывать однородные системы — РАСТВОРЫ. Мерой растворимости является масса (в граммах) РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА... Научно-технический словарь
  7. Растворимость — Горных пород (a. solubility of rocks; н. Auflosbarkeit der Gesteine; ф. solubilite des roches; и. disolubilidad de rocas) — способность горн. пород образовывать c др. Горная энциклопедия
  8. растворимость — орф. растворимость, -и Орфографический словарь Лопатина
  9. РАСТВОРИМОСТЬ — РАСТВОРИМОСТЬ — способность вещества в смеси с одним или несколькими другими веществами образовывать растворы. Мера растворимости вещества в данном растворителе — концентрация его насыщенного раствора при данных температуре и давлении. Большой энциклопедический словарь
  10. растворимость — РАСТВОР’ИМОСТЬ, растворимости, мн. нет, ·жен. (научн.). Способность вещества растворяться. С повышением давления растворимость газов заметно увеличивается. Толковый словарь Ушакова