12.6:

Właściwości fizyczne wpływające na rozpuszczalność

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Physical Properties Affecting Solubility
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

21,658 Views

02:19 min
September 24, 2020

Roztwory gazów w cieczach

Podobnie jak w przypadku każdego roztworu, na rozpuszczalność gazu w cieczy mają wpływ przyciągające siły międzycząsteczkowe między substancjami rozpuszczonymi i rozpuszczalnikowymi. Jednak w przeciwieństwie do substancji rozpuszczonych w postaci stałej i ciekłej, nie ma przyciągania międzycząsteczkowego rozpuszczona-rozpuszczona, które można pokonać, gdy gazowa substancja rozpuszczona rozpuszcza się w ciekłym rozpuszczalniku, ponieważ atomy lub cząsteczki składające się na gaz są daleko od siebie oddalone i doświadczają znikomych interakcji. W związku z tym oddziaływania substancja rozpuszczona-rozpuszczalnik są jedynym czynnikiem energetycznym wpływającym na rozpuszczalność. Na przykład rozpuszczalność tlenu w wodzie jest około trzy razy większa niż helu (między wodą a większymi cząsteczkami tlenu występują większe siły dyspersyjne), ale 100 razy mniejsza niż rozpuszczalność chlorometanu, CHCl3 (polarne cząsteczki chlorometanu doświadczają przyciągania dipol-dipol do polarnych cząsteczek wody). Podobnie należy zauważyć, że rozpuszczalność tlenu w heksanie, C6H14, jest około 20 razy większa niż w wodzie, ponieważ większe siły dyspersji występują między tlenem a większymi cząsteczkami heksanu.

Temperatura jest kolejnym czynnikiem wpływającym na rozpuszczalność, przy czym rozpuszczalność gazów zwykle zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Ta odwrotna zależność między temperaturą a stężeniem rozpuszczonego gazu jest odpowiedzialna za jeden z głównych skutków zanieczyszczenia termicznego wód naturalnych.

Na rozpuszczalność gazowej substancji rozpuszczonej wpływa również ciśnienie parcjalne substancji rozpuszczonej w gazie, na działanie którego roztwór jest wystawiony. Rozpuszczalność gazu wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia gazu.

Dla wielu gazowych substancji rozpuszczonych zależność między rozpuszczalnością gazu S a ciśnieniem cząstkowym gazu P jest proporcjonalna:

Eq1

gdzie kH jest stałą proporcjonalności, która zależy od tożsamości substancji rozpuszczonej w postaci gazowej i rozpuszczalnika oraz od temperatury roztworu. Jest to matematyczne stwierdzenie prawa Henry’ego: Ilość gazu doskonałego, która rozpuszcza się w określonej objętości cieczy, jest wprost proporcjonalna do ciśnienia gazu.

Ten tekst jest zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 11.3: Rozpuszczalność.