Wyobraź sobie, że dodajesz 10 g soli kuchennej (chlorku sodu – NaCl) do szklanki ze 100 g wody o temperaturze 20ºC. Po wymieszaniu widzisz, że sól całkowicie się rozpuściła, więc postanawiasz dodać jeszcze więcej soli. W pewnym momencie nie będziesz już w stanie rozpuścić soli w takiej ilości wody, a każda dodana sól opadnie na dno szklanki, bez względu na to, jak bardzo będziesz próbował ją wymieszać.
Kiedy tak się dzieje, mówimy, że rozwiązaniem jest nasycony i że współczynnik rozpuszczalności. Dlatego możemy zdefiniować współczynnik rozpuszczalności w następujący sposób:
“Współczynnik rozpuszczalności to maksymalna ilość substancji rozpuszczonej, która jest rozpuszczana w danej ilości rozpuszczalnika w danej temperaturze.”
Na przykład współczynnik rozpuszczalności soli w wodzie wynosi is 36 g NaCl/100 g wody w 20ºC. Nie jest możliwe rozpuszczenie dodatkowego grama soli w tej ilości wody i w tej temperaturze, ponieważ współczynnik rozpuszczalności jest specyficzny dla każdej substancji. Jeśli zmienimy substancję rozpuszczoną, na przykład zastępując sól kuchenną NH
4Cl, to ma współczynnik rozpuszczalności równy 37,2 g w 100 g wody w 20°C.Ponadto, ta sama substancja ma różną rozpuszczalność w różnych rozpuszczalnikach. Podczas gdy sól jest rozpuszczalna w wodzie, jest praktycznie nierozpuszczalna w acetonie lub octanie etylu (rozpuszczalniku używanym do usuwania szkliw).
Inną kwestią jest to, że ilekroć wspomina się o współczynniku rozpuszczalności substancji rozpuszczonej w danej ilości rozpuszczalnika, konieczne jest również wskazanie temperatury, ponieważ jest to czynnik zakłócający. Na przykład, jeśli weźmiemy 100 g wody o temperaturze 20°C i dodamy 40 g soli, 36 g ulegnie solubilizacji, a 4 g utworzy osad. Ale jeśli weźmiemy to rozwiązanie do ogrzewania, zobaczymy, że 4 g rozpuści się wraz ze wzrostem temperatury.
To pokazuje nam, że ta sama substancja rozpuszczona w tej samej ilości rozpuszczalnika ma różne współczynniki rozpuszczalności wraz ze wzrostem temperatury.
Zobacz przykład poniżej:
Współczynnik rozpuszczalności NH4Cl w stosunku do temperatury
Zauważ, że w tym przypadku współczynnik rozpuszczalności NH4Cl wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Dzieje się tak z większością soli w wodzie. Zdarzają się jednak sytuacje, w których współczynnik rozpuszczalności maleje wraz ze wzrostem temperatury, jak w przypadku Ce2(TYLKO4)3. Zdarzają się również przypadki, w których nie ma tak wyraźnej zmienności współczynnika rozpuszczalności, jak ma to miejsce w przypadku soli kuchennej. Zobacz to w tekście Wykresy krzywych rozpuszczalności.
Może się też zdarzyć, że w pewnych szczególnych sytuacjach rozpuścimy w rozpuszczalniku ilość substancji rozpuszczonej większą niż jego współczynnik rozpuszczalności, uzyskując w ten sposób tzw. roztwór przesycony. Na przykład wyobraź sobie, że roztwór utworzony ze 100 g wody o temperaturze 20°C i 40 g soli kuchennej (z 36 g rozpuszczone i 4 g wytrącone), jest podgrzewane do osiągnięcia temperatury, w której cała substancja rozpuszczona rozpuść się. Następnie roztwór ten pozostawia się do spoczynku, aby ostygł do temperatury pokojowej, czyli zbliżonej do 20ºC.
Jeśli nie ma zakłóceń w roztworze, dodatkowa substancja rozpuszczona pozostanie rozpuszczona, tworząc w ten sposób roztwór przesycony. Jednak ten rodzaj roztworu jest bardzo niestabilny i każdy nagły ruch może spowodować krystalizację wartości powyżej współczynnika rozpuszczalności dla tej temperatury. Tak więc rozwiązanie, które było przesycony stanie się nasycony ciałem tła.
Ostatnim przypadkiem jest nienasycony roztwór, co oznacza, że ilość rozpuszczonej substancji jest mniejsza niż wartość współczynnika rozpuszczalności. Przykładem jest rozpuszczenie 10 g NaCl w 100 g wody w temperaturze 20°C.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coeficiente-solubilidade.htm
