Back to chapter

12.6:

תכונות פיזיקליות המשפיעות על מסיסות

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

מסיסות של מומס היא הכמות המקסימלית שתתמוסס בכמות מסוימת של ממס בטמפרטורה מסוימת. משמעות הדבר היא שבהגדרה, טמפרטורה משפיעה על המסיסות של רוב החומרים. ברוב המומסים המוצקים ביותר, המסיסות שלהם במים עולה ככל שטמפרטורת התמיסה עולה, למרות שיש כמה יוצאים מהכלל, כגון צזיום סולפט.כשהטמפרטורה משתנה, המסיסות של חומרים שונים עולה בקצב שונה. לדוגמה, המסיסות של אשלגן חנקתי עולה בחדות עם הטמפרטורה, ואילו המסיסות של אשלגן כלורי משתנה במידה מעטה ביותר. כשתמיסה הכוללת תערובת של אשלגן חנקתי ואשלגן כלורי מחוממת ולאחר מכן מקוררת לאט לעשר מעלות, המשקע הגבישי יכיל יותר מהאשלגן החנקתי מפני שהא פחות מסיס בטמפרטורות נמוכות.טכניקת הפרדה זו מוכרת כגיבוש חלקי. בניגוד למוצקים מומסים, המסיסות של גזים במים פוחתת ככל שהטמפרטורה עולה. אם כוס כימית המכילה סודה קרה מתחממת לטמפרטורת החדר, הבועות במשקה מוגז נעלמות במהירות.זאת מפני שהמסיסות של פחמן דו חמצני פוחתת עם עלייה בטמפרטורה. מסיסותם של גזים תלויה גם בלחצים. ככל שלחץ הגז על נוזל גדול יותר, כך הגז מסיס יותר בנוזל.קשר זה בין לחץ למסיסות של גז ניתן לכימות בחוק הנרי, הקובע כי מסיסותו של גז שווה לקבוע בחוק הנרי כפול הלחץ. במן הכנת משקה מוגז, פחמן דו חמצני מתמוסס בתמיסת סוכר תחת לחץ גבוה. הלחץ מלמעלה מאפשר לתמיסה להפוך לרוויה בפחמן דו חמצני.לכן, כשאנחנו פותחים פחית של משקה מוגז, ניתן לשמוע את התסיסה המוכרת עם שחרור הלחץ ולראות בועות רבות שנוצרות בעת שגז הפחמן הדו חמצני בורח מהתמיסה.

12.6:

תכונות פיזיקליות המשפיעות על מסיסות

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.