Rozpuszczalność - Polski Serwis Naukowy

Rozpuszczalność – zdolność substancji chemicznych w postaci stałej, ciekłej i gazowej (substancji rozpuszczonej) do rozpuszczania się w stałej, ciekłej lub gazowej fazie dyspergującej (rozpuszczalniku) tworząc mieszaninę homogeniczną (roztwór). Rozpuszczalność danej substancji jest wyrażana najczęściej jako maksymalna ilość substancji w (gramach lub molach), którą można rozpuścić w konkretnej objętości rozpuszczalnika (zwykle w 100 cm) w ściśle określonych warunkach ciśnienia i temperatury (zwykle są to warunki normalne). Rozpuszczalność substancji wyrażona w molach na 1 dm rozpuszczalnika zwana rozpuszczalnością molową jest w zasadzie jej stężeniem molowym.

Toluen (metylobenzen), C6H5CH3 - organiczny związek chemiczny z grupy węglowodorów aromatycznych, stosowany często jako rozpuszczalnik organiczny. Odkrywcą toluenu był polski chemik Filip Walter.
W fizyce kinetyka jest działem dynamiki, który określa prawa zachowania się ciał fizycznych, znajdujących się w ruchu pod wpływem niezrównoważonego układu sił.

Mówiąc inaczej, rozpuszczalność określa, jak dużo danego składnika można rozpuścić w danym rozpuszczalniku w sprecyzowanych warunkach aby uzyskać roztwór nasycony.

Rozpuszczalność nie powinna być mylona z szybkością rozpuszczania. Rozpuszczalność jest pojęciem termodynamicznym (tzn. opisuje stan równowagi), a rozpuszczanie dotyczy kinetyki (tzn. opisuje szybkość procesu). Substancje o wysokiej rozpuszczalności niekoniecznie rozpuszczają się szybko.

W pewnych warunkach może dochodzić do przekroczenia rozpuszczalności danej substancji, prowadząc do powstawania metastabilnych roztworów przesyconych.

Heksan (C6H14) – organiczny związek chemiczny z grupy alkanów. Izomery heksanu są bardzo niereaktywne oraz są często stosowane jako rozpuszczalniki w reakcjach organicznych, ponieważ są wysoce niepolarne. Wchodzą również w skład benzyn.
Amfoteryczność to zdolność związku chemicznego do reakcji z kwasami i zarazem zasadami. Inaczej, jest to zdolność związków chemicznych do bycia w jednych reakcjach kwasami a w innych zasadami. Związki wykazujące amfoteryczność nazywa się czasami amfolitami.

W przypadku "rozpuszczania" gazu w innym gazie lub cieczy w innej cieczy mówi się, że się ze sobą mieszają. Przykładowo woda miesza się z etanolem, natomiast heksan nie miesza się z wodą.

Wpływ warunków

Rozpuszczalność substancji zależy od:

rodzaju (natury chemicznej) substancji rozpuszczanej

rodzaju rozpuszczalnika

temperatury

ciśnienia

wpływu wspólnego jonu (zobacz iloczyn rozpuszczalności)

kompleksowania (np. wpływ pH na rozpuszczalność substancji amfoterycznych)

siły jonowej roztworu (zobacz współczynnik aktywności)

Wielkość kryształów: rozpuszczalność jest generalnie większa w roztworze w równowadze z drobnymi kryształami wg. zależności:

$\log(^*K_{A}) = \log(^*K_{A \to 0}) + \frac{\gamma A_m} {3.454RT}$ gdzie:

KA

- iloczyn rozpuszczalności dla kryształów o powierzchni molowej A,

$^*K_{A \to 0}$ - iloczyn rozpuszczalność dla kryształów o powierzchni molowej dążącej do zera (to znaczy, dla kryształów bardzo dużych),

γ - napięcie powierzchniowe kryształów w roztworze,

Am powierzchnia molowa kryształów (w wymiarze m/mol),

R - stała gazowa,

T - temperatura absolutna.

Inne czynniki, jak na przykład intensywność mieszania mogą pływać na szybkość rozpuszczania, lecz nie wpływają na rozpuszczalność.

Lipofilowość (lipofilność) - to skłonność cząsteczek chemicznych do rozpuszczania się w tłuszczach, olejach oraz rozpuszczalnikach niepolarnych jak heksan czy toluen. Lipofilowość wiąże się na ogół z hydrofobowością, ale nie są to pojęcia tożsame.
Stała gazowa (uniwersalna stała gazowa) (oznaczana jako R) – stała fizyczna równa pracy wykonanej przez 1 mol gazu doskonałego podgrzewanego o 1 kelwin (stopień Celsjusza) podczas przemiany izobarycznej.

Pojęcie rozpuszczalności odnosi się zwykle do specyficznej fazy. Tak wiec aragonit i kalcyt mają generalnie różną rozpuszczalność, chociaż chemicznie są tą samą substancją (węglan wapnia).

Rozpuszczalniki polarne (np. woda) mają tendencje do lepszego rozpuszczania substancji polarnych lub jonowych (hydrofilowych, zaś niepolarne (np. tłuszcz lub toluen) rozpuszczają lepiej substancje niepolarne (lipofilowe). Często podawane jest to jako reguła "podobne rozpuszcza podobne". Jest to czasem podstawą klasyfikacji substancji (np. podział witamin na rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczach). Reguła ta jest też podstawą mechanizmu działania detergentów.

Mieszanina homogeniczna – mieszanina, w której poszczególne składniki są równomiernie wymieszane, nawet w skali molekularnej, np. powietrze, roztwory.
Rozpuszczanie – proces fizykochemiczny polegający na takim zmieszaniu ciała stałego, gazu lub cieczy w innej cieczy lub gazie, że powstaje jednorodna, niemożliwa do rozdzielenia metodami mechanicznymi mieszanina. Mieszanina taka nazywana jest roztworem, zaś substancja, w której to się odbywa, nazywana jest rozpuszczalnikiem.

Ze wzrostem temperatury, rozpuszczalność najczęściej rośnie dla cieczy i ciał stałych, zaś maleje dla gazów ale znanych jest wiele wyjątków od tej reguły (np. rozpuszczalność siarczanu wapnia w wodzie maleje ze wzrostem temperatury)

Efekt ciśnienia na rozpuszczalność faz skondensowanych (ciecze, ciała stałe) jest stosunkowo niewielki i przeważnie ignorowany w praktyce.

Ciśnienie cząstkowe (ciśnienie parcjalne) - ciśnienie, jakie wywierałby dany składnik mieszaniny gazów, gdyby w tej samej temperaturze sam zajmował objętość całej mieszaniny.
Temperatura – jedna z podstawowych ) w termodynamice, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)