6 pagrindiniai tirpumo veiksniai
Pagrindiniai tirpumą įtakojantys veiksniai yra poliškumas, bendros jonų poveikis, temperatūra, slėgis, tirpiklio pobūdis ir mechaniniai veiksniai.
Medžiagos tirpumas daugiausia priklauso nuo naudojamo tirpiklio, taip pat nuo temperatūros ir slėgio. Medžiagos tirpumas konkrečiame tirpiklyje matuojamas prisotinto tirpalo koncentracija.
Laikoma, kad tirpalas yra prisotintas, kai papildomo tirpalo pridėjimas nebepadidina tirpalo koncentracijos.
Tirpumo laipsnis labai skiriasi, priklausomai nuo medžiagų, nuo begaliai tirpių (visiškai maišančių), pvz., Etanolio vandenyje, iki blogai tirpių, pavyzdžiui, sidabro chlorido vandenyje. Terminas "netirpus" dažnai taikomas netinkamai tirpiems junginiams (Boundless, SF).
Tam tikros medžiagos tirpsta visomis proporcijomis su tam tikru tirpikliu, pvz., Etanoliu vandenyje, ši savybė vadinama maišomumu.
Įvairiomis sąlygomis pusiausvyros tirpumą galima įveikti, kad būtų gautas tirpalas, vadinamas viršsotintu (tirpumas, SF).
Pagrindiniai tirpumą įtakojantys veiksniai
1 - poliškumas
Daugeliu atvejų tirpikliai tirpsta tirpikliais, kurie turi panašų poliškumą. Chemikai naudoja populiarią aforizmą, kad apibūdintų šią tirpiklių ir tirpiklių savybę: „panašus tirpsta“.
Ne poliniai tirpikliai neištirpsta poliniuose tirpikliuose ir atvirkščiai (mokymas internete, SF).
2 - Bendrosios jonų poveikis
Bendras jonų efektas yra terminas, apibūdinantis joninio junginio tirpumo sumažėjimą, kai į mišinį pridedama druska, kurioje yra jonų, jau egzistuojančių cheminėje pusiausvyroje.
Šis efektas geriausiai paaiškinamas Le Châtelier principu. Įsivaizduokite, jei į vandenį pridedama šiek tiek tirpaus joninio kalcio junginio sulfato, CaSO 4 . Gautos cheminės pusiausvyros grynoji joninė lygtis yra tokia:
CaSO4 (-iai) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)
Kalcio sulfatas yra šiek tiek tirpus. Pusiausvyroje didžioji kalcio ir sulfato dalis yra kietoje kalcio sulfato formoje.
Tarkime, kad tirpalui pridedamas tirpus joninis junginys vario sulfatas (CuSO 4 ). Vario sulfatas yra tirpus; Todėl vienintelis svarbus jo poveikis grynojoje jonų lygtyje yra daugiau sulfato jonų (SO 4 2-) pridėjimas.
CuSO4 (-iai) uCu2 + (aq) + SO42- (aq)
Atskirti sulfato vario sulfato jonai jau yra (bendri) mišinyje nuo nedidelio kalcio sulfato disociacijos.
Todėl šis sulfato jonų pridėjimas pabrėžia anksčiau nustatytą pusiausvyrą.
„Le Chatelier“ principas reikalauja, kad papildomos pastangos šioje pusiausvyros produkto pusėje sukeltų pusiausvyros pasikeitimą į reagentų pusę, kad būtų sumažinta ši nauja įtampa.
Dėl pokyčių reaktoriaus pusėje mažai tirpaus kalcio sulfato tirpumas dar labiau sumažėja (Erica Tran, 2016).
3 - Temperatūra
Temperatūra turi tiesioginį poveikį tirpumui. Daugumai jonų kietųjų medžiagų, didinant temperatūrą, padidėja greitis, kuriuo galima išspręsti tirpalą.
Didėjant temperatūrai, kietosios dalelės judėja greičiau, o tai padidina tikimybę, kad jos sąveikauja su daugiau tirpiklio dalelių. Dėl to padidėja greitis, kuriuo susidaro sprendimas.
Temperatūra taip pat gali padidinti tirpiklio kiekį, kuris gali būti ištirpintas tirpiklyje. Apskritai, didėjant temperatūrai, ištirpsta daugiau tirpių dalelių.
Pavyzdžiui, jei į vandenį pridedamas stalo cukrus, tai yra paprastas būdas išspręsti sprendimą. Kai šis tirpalas yra šildomas ir cukrus ir toliau pridedamas, pastebima, kad didėjant temperatūrai gali būti pridėta daug cukraus.
Taip yra todėl, kad, didėjant temperatūrai, tarpmolekulinės jėgos gali lengviau suskaidyti, leidžiančios daugiau tirpių dalelių pritraukti į tirpiklio daleles.
Tačiau yra ir kitų pavyzdžių, kai temperatūros padidėjimas turi labai mažą poveikį tirpiklio kiekiui.
Stalo druska yra geras pavyzdys: galite ištirpinti beveik tą patį kiekį valgomosios druskos lediniame vandenyje, kaip galite verdančiame vandenyje.
Visoms dujoms, kai temperatūra pakyla, tirpumas mažėja. Šiam reiškiniui paaiškinti gali būti naudojama kinetinė molekulinė teorija.
Padidėjus temperatūrai, dujų molekulės judėja greičiau ir gali pabėgti nuo skysčio. Tada sumažėja dujų tirpumas.
Žvelgiant į sekantį grafiką, amoniako dujos, NH3, žymiai sumažina tirpumą, kai temperatūra didėja, o visos joninės kietos medžiagos tirpumo padidėjimą, kai temperatūra pakyla (CK-12 Foundation, SF).,
4 - Slėgis
Antrasis veiksnys, slėgis, turi įtakos dujų tirpumui skystyje, bet niekada nėra kieta medžiaga, kuri ištirpsta skystyje.
Kai slėgis pripildomas dujoms, kurios yra virš tirpiklio paviršiaus, dujos pateks į tirpiklį ir užims kai kurias tarpas tarp tirpiklio dalelių.
Geras pavyzdys yra gazuotasis sodas. Slėgis taikomas CO2 molekulių priverstinai vartoti soda. Taip pat yra priešingai. Sumažėjus dujų slėgiui, taip pat sumažėja šios dujų tirpumas.
Atidarius gazuoto gėrimo skardą, slėgis sode sumažinamas, todėl dujos iš karto pradeda kilti iš tirpalo.
Išleidžiama anglies dioksidas, laikomas sode, ir jūs galite pamatyti skystį ant skysčio paviršiaus. Jei tam tikrą laiką paliksite atvirą sodos skonį, galite pastebėti, kad dėl anglies dioksido praradimo gėrimas tampa plokščiu.
Šis dujų slėgio faktorius yra išreiškiamas Henrio įstatymu. Henrio įstatyme nustatyta, kad esant tam tikrai temperatūrai dujų tirpumas skystyje yra proporcingas dalinio dujų slėgiui skystyje.
Henrio įstatymo pavyzdys yra nardymas. Kai žmogus panardina į gilų vandenį, slėgis didėja ir daugiau dujų ištirpsta kraujyje.
Išlipęs iš gilaus vandens nardymo, naras turi grįžti į vandens paviršių labai lėtai, kad visos ištirpusios dujos paliktų kraują labai lėtai.
Jei žmogus pakyla pernelyg greitai, gali kilti medicininė padėtis dėl dujų, kurios kraują palieka per greitai (Papapodcasts, 2010).
5. Tirpiklio pobūdis
Tirpumas priklauso nuo tirpiklio ir tirpiklio pobūdžio bei kitų cheminių junginių buvimo tirpale.
Pavyzdžiui, galite ištirpinti didesnį cukraus kiekį vandenyje nei druskos vandenyje. Šiuo atveju sakoma, kad cukrus yra labiau tirpus.
Etanolis vandenyje visiškai tirpsta. Šiuo konkrečiu atveju tirpiklis bus junginys, kurio kiekis yra didesnis.
Tirpiklio dydis taip pat yra svarbus veiksnys. Kuo didesnės tirpios molekulės, tuo didesnė jų molekulinė masė ir dydis. Tirpiklių molekulėms sunkiau apsupti didesnes molekules.
Jei visi minėti veiksniai neįtraukti, galima rasti bendrą taisyklę, kad didesnės dalelės paprastai yra mažiau tirpios.
Jei slėgis ir temperatūra yra tokie patys kaip tarp dviejų to paties poliškumo tirpiklių, paprastai mažesnis dalelių kiekis yra tirpesnis (tirpumo veiksniai, SF).
6- Mechaniniai veiksniai
Priešingai nei tirpinimo greitis, kuris daugiausia priklauso nuo temperatūros, perkristalinimo greitis priklauso nuo tirpiosios medžiagos koncentracijos kristalinės grotelės paviršiuje, kuris yra palankesnis, kai tirpalas yra nejudrus.
Todėl tirpalo maišymas vengia šio kaupimosi, maksimaliai ištirpindamas. (prisotinimo patarimai, 2014 m.).
