Back to chapter

12.6:

Fysische Eigenschappen die Oplosbaarheid Beïnvloeden

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

Languages

Share

De oplosbaarheid van een opgeloste stof is de maximale hoeveelheid die bij een bepaalde temperatuur in een bepaalde hoeveelheid oplosmiddel oplost. Dit betekent dat temperatuur per definitie de oplosbaarheid van de meeste stoffen beïnvloedt. Voor de meeste vaste opgeloste stoffen neemt hun oplosbaarheid in water toe naarmate de temperatuur van de oplossing stijgt, hoewel er uitzonderingen zijn, zoals cesiumsulfaat.Naarmate de temperatuur verandert, neemt de oplosbaarheid van verschillende stoffen met verschillende snelheden toe. Zo neemt de oplosbaarheid van kaliumnitraat sterk toe met de temperatuur, terwijl die van kaliumchloride nauwelijks verandert. Wanneer een oplossing die een mengsel van kaliumnitraat en kaliumchloride bevat, wordt verwarmd en vervolgens langzaam wordt afgekoeld tot tien graden, zal het kristallijne neerslag meer kaliumnitraat bevatten omdat het bij lage temperaturen minder oplosbaar is.Deze scheidingstechniek staat bekend als fractionele kristallisatie. In tegenstelling tot vaste opgeloste stoffen, neemt de oplosbaarheid van gassen in water af met toenemende temperatuur. Als een beker koude frisdrank wordt opgewarmd tot kamertemperatuur, gaat de prik snel uit de frisdrank.Dit komt doordat de oplosbaarheid van kooldioxide afneemt met toenemende temperatuur. De oplosbaarheid van gassen is ook afhankelijk van de druk. Hoe hoger de druk van een gas boven een vloeistof, hoe beter het gas in de vloeistof oplosbaar is.Dit verband tussen druk en de oplosbaarheid van een gas wordt gekwantificeerd door de wet van Henry, die stelt dat de oplosbaarheid van een gas gelijk is aan de constante van de wet van Henry vermenigvuldigd met de druk. Bij het maken van soda wordt kooldioxide onder hoge druk opgelost in een suikeroplossing. Door de druk van boven kan de oplossing verzadigd raken met kooldioxide.Dus wanneer een frisdrankblikje wordt geopend, kunnen we de bekende knal horen wanneer de druk wordt opgeheven en zien we veel bellen ontstaan als het koolstofdioxidegas uit de oplossing ontsnapt.

12.6:

Fysische Eigenschappen die Oplosbaarheid Beïnvloeden

Solutions of Gases in Liquids

As for any solution, the solubility of a gas in a liquid is affected by the attractive intermolecular forces between solute and solvent species. Unlike solid and liquid solutes, however, there is no solute-solute intermolecular attraction to overcome when a gaseous solute dissolves in a liquid solvent since the atoms or molecules comprising a gas are far separated and experience negligible interactions. Consequently, solute-solvent interactions are the sole energetic factor affecting solubility. For example, the water solubility of oxygen is approximately three times greater than that of helium (there are greater dispersion forces between water and the larger oxygen molecules) but 100 times less than the solubility of chloromethane, CHCl3 (polar chloromethane molecules experience dipole-dipole attraction to polar water molecules). Likewise, note the solubility of oxygen in hexane, C6H14, is approximately 20 times greater than it is in water because greater dispersion forces exist between oxygen and the larger hexane molecules.

Temperature is another factor affecting solubility, with gas solubility typically decreasing as temperature increases. This inverse relation between temperature and dissolved gas concentration is responsible for one of the major impacts of thermal pollution in natural waters.

The solubility of a gaseous solute is also affected by the partial pressure of solute in the gas to which the solution is exposed. Gas solubility increases as the pressure of the gas increases.

For many gaseous solutes, the relation between solubility, Sgas, and partial pressure, Pgas, is a proportional one:

Eq1

where kH is a proportionality constant that depends on the identities of the gaseous solute and solvent and on the solution temperature. This is a mathematical statement of Henry’s law: The quantity of an ideal gas that dissolves in a definite volume of liquid is directly proportional to the pressure of the gas.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 11.3: Solubility.

Suggested Reading

  1. Kolev, Nikolay Ivanov. "Solubility of O 2, N 2, H 2 and CO 2 in water." In Multiphase Flow Dynamics 4, pp. 209-239. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011.
  2. Mitchell, Alan J., ed. Formulation and production carbonated soft drinks. Springer Science & Business Media, 1990.