химический каталог




РАСТВОРИМОСТЬ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

РАСТВОРИМОСТЬ, способность вещества образовывать с другими 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 кол-ве.

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

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

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

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

Системы жидкость - жидкость (жидкие смеси) различаются по следующей типам: жидкости смешиваются друг с дру гом во всех отношениях (например, система вода - этанол); жидкости практически нерастворимы друг в друге (вода-ртуть); жидкости частично растворимы друг в друге (вода-диэтиловый эфир). С ростом температуры взаимная РАСТВОРИМОСТЬ жидкостей в большинстве случаев увеличивается и, если не достигается температура кипения, существует температура, при которой обе жидкости смешиваются друг с другом в любых соотношениях,-так называемой критической температура растворимости, или верх. критической 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 РАСТВОРИМОСТЬ повышается с понижением температуры и возможно достижение ниж. критической температуры смешения (HKTС). Известны системы (например, вода-трибу-тилфосфиноксид), где имеется и верхняя и нижняя критической точки (см. Критическое состояние). Обычно область расслаивания жидкой смеси при понижении температуры пересекается с линией ликвидуса с образованием монотектич. или синтекислотич. фазового равновесия (см. Диаграмма состояния).

Влияние давления на РАСТВОРИМОСТЬ 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, РАСТВОРИМОСТЬ вещества с ростом давления снижается. Такая закономерность характерна для неполярных растворителей; например, РАСТВОРИМОСТЬ гексахлорэтана в сероуглероде при 500 МПа меньше, чем при 0,1 МПа, в 15 раз. Для газов при высоких давлениях на кривой зависимости РАСТВОРИМОСТЬ от давления имеется максимум. Для электролитов на зависимость РАСТВОРИМОСТЬ от давления сказывается изменение молярного объема вследствие сольватации ионов молекулами растворителя. Взаимная РАСТВОРИМОСТЬ жидкостей мало зависит от давления, зависимость становится заметной при давлениях порядка несколько ГПа.

В-во, 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 К - коэффициент распределения (закон Бертло-Нернста). Для сильно разбавленый 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 РАСТВОРИМОСТЬ Если образуется идеальный раствор, зависимость РАСТВОРИМОСТЬ от температуры записывается уравением Шредера

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

РАСТВОРИМОСТЬ изучают изотермодинамически или политермодинамически методами (см. Термический анализ). Полученные результаты представляют в виде диаграмм РАСТВОРИМОСТЬ, которые являются частным случаем диаграммы состояния. Объемное изображение фазовых состояний системы в пространстве параметров состояния (температуры и составов различные 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 РАСТВОРИМОСТЬ 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 РАСТВОРИМОСТЬ 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 (например, 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 изотермодинамически испарении вплоть до окончат. высыхания системы.


Изотермодинамически 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 РАСТВОРИМОСТЬ 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 РАСТВОРИМОСТЬ системы KCl-NaCl-H2O является основой технологии переработки сильвинитов, системы K2SO4-MgCl2-H2O-переработки полиминеральных галургич. рудельная

Литература: 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.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда плазменных телевизоров
Фирма Ренессанс лестница для дома на второй этаж - оперативно, надежно и доступно!
кресло 992
аренда кладовок

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)