6 yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan chính
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ hòa tan là độ phân cực, ảnh hưởng của ion chung, nhiệt độ, áp suất, bản chất của chất tan và các yếu tố cơ học.
Độ hòa tan của một chất phụ thuộc chủ yếu vào dung môi được sử dụng, cũng như nhiệt độ và áp suất. Độ hòa tan của một chất trong dung môi cụ thể được đo bằng nồng độ của dung dịch bão hòa.
Một giải pháp được coi là bão hòa khi việc thêm chất tan bổ sung không còn làm tăng nồng độ của dung dịch.
Mức độ hòa tan rất khác nhau tùy thuộc vào các chất, từ hòa tan vô hạn (hoàn toàn có thể trộn được), chẳng hạn như ethanol trong nước, hòa tan kém, chẳng hạn như bạc clorua trong nước. Thuật ngữ "không hòa tan" thường được áp dụng cho các hợp chất hòa tan kém (Boundless, SF).
Một số chất có thể hòa tan trong tất cả các tỷ lệ với một dung môi nhất định, chẳng hạn như ethanol trong nước, tính chất này được gọi là khả năng trộn lẫn.
Trong các điều kiện khác nhau, độ hòa tan cân bằng có thể được khắc phục để đưa ra một giải pháp gọi là siêu bão hòa (Độ hòa tan, SF).
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ hòa tan
1- Cực tính
Trong hầu hết các trường hợp, các chất hòa tan hòa tan trong các dung môi có cực tính tương tự nhau. Các nhà hóa học sử dụng một câu cách ngôn phổ biến để mô tả tính năng này của các chất hòa tan và dung môi: "hòa tan tương tự như".
Các chất tan không phân cực không tan trong dung môi phân cực và ngược lại (Giáo dục trực tuyến, SF).
2- Tác dụng của ion thông thường
Hiệu ứng ion phổ biến là một thuật ngữ mô tả sự giảm độ hòa tan của hợp chất ion khi một loại muối có chứa ion tồn tại trong trạng thái cân bằng hóa học được thêm vào hỗn hợp.
Hiệu ứng này được giải thích tốt nhất theo nguyên tắc của Le Châtelier. Hãy tưởng tượng nếu hợp chất canxi ion sunfat hòa tan nhẹ, CaSO 4, được thêm vào nước. Phương trình ion ròng cho trạng thái cân bằng hóa học thu được như sau:
CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42- (aq)
Canxi sulfate hòa tan một chút. Ở trạng thái cân bằng, hầu hết canxi và sunfat tồn tại ở dạng rắn canxi sunfat.
Chúng ta hãy giả sử rằng hợp chất ion đồng sunfat hòa tan (CuSO 4 ) đã được thêm vào dung dịch. Đồng sunfat hòa tan; Do đó, tác dụng quan trọng duy nhất của nó trong phương trình ion ròng là bổ sung thêm các ion sunfat (SO 4 2-).
CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42- (aq)
Các ion đồng sunfat đồng sunfat đã có mặt (phổ biến) trong hỗn hợp từ sự phân ly nhẹ của canxi sunfat.
Do đó, việc bổ sung các ion sunfat này nhấn mạnh đến trạng thái cân bằng được thiết lập trước đó.
Nguyên tắc của Le Chatelier chỉ ra rằng nỗ lực thêm vào phía bên này của sản phẩm cân bằng dẫn đến sự thay đổi trạng thái cân bằng về phía các chất phản ứng để giảm bớt căng thẳng mới này.
Do sự thay đổi về phía chất phản ứng, độ hòa tan của canxi sulfate hòa tan nhẹ bị giảm hơn nữa (Erica Tran, 2016).
3- Nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến độ hòa tan. Đối với hầu hết các chất rắn ion, việc tăng nhiệt độ sẽ tăng tốc độ mà dung dịch có thể được tạo ra.
Khi nhiệt độ tăng, các hạt của chất rắn di chuyển nhanh hơn, làm tăng cơ hội chúng tương tác với nhiều hạt dung môi hơn. Điều này dẫn đến sự gia tăng tốc độ xảy ra giải pháp.
Nhiệt độ cũng có thể làm tăng lượng chất tan có thể hòa tan trong dung môi. Nói chung, khi nhiệt độ tăng, các hạt hòa tan sẽ hòa tan nhiều hơn.
Ví dụ, khi đường được thêm vào nước, đây là một phương pháp dễ dàng để tạo ra một giải pháp. Khi dung dịch đó được đun nóng và đường tiếp tục được thêm vào, người ta thấy rằng một lượng lớn đường có thể được thêm vào khi nhiệt độ tiếp tục tăng.
Lý do cho điều này là khi nhiệt độ tăng, các lực liên phân tử có thể phân hủy dễ dàng hơn, cho phép các hạt hòa tan hơn bị thu hút vào các hạt dung môi.
Tuy nhiên, có những ví dụ khác, trong đó sự gia tăng nhiệt độ có rất ít ảnh hưởng đến lượng chất tan có thể được hòa tan.
Muối ăn là một ví dụ điển hình: bạn có thể hòa tan gần như cùng một lượng muối ăn trong nước đá như bạn có thể trong nước sôi.
Đối với tất cả các chất khí, khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan giảm. Lý thuyết phân tử động học có thể được sử dụng để giải thích hiện tượng này.
Khi nhiệt độ tăng, các phân tử khí di chuyển nhanh hơn và có thể thoát ra khỏi chất lỏng. Độ hòa tan của khí, sau đó, giảm.
Nhìn vào biểu đồ sau, khí amoniac, NH3, cho thấy độ hòa tan giảm mạnh khi nhiệt độ tăng, trong khi tất cả các chất rắn ion cho thấy sự tăng độ hòa tan khi nhiệt độ tăng (Nền tảng CK-12, SF) .
4- Áp lực
Yếu tố thứ hai, áp suất, ảnh hưởng đến độ hòa tan của chất khí trong chất lỏng nhưng không bao giờ là chất rắn hòa tan trong chất lỏng.
Khi áp suất được áp dụng cho một chất khí ở trên bề mặt của dung môi, khí sẽ di chuyển đến dung môi và chiếm một số khoảng trống giữa các hạt dung môi.
Một ví dụ điển hình là soda có ga. Áp suất được áp dụng để buộc các phân tử CO2 trong soda. Điều ngược lại cũng đúng. Khi áp suất khí giảm, độ hòa tan của khí đó cũng giảm.
Khi một lon đồ uống có ga được mở ra, áp suất trong soda được hạ xuống, để khí ngay lập tức thoát ra khỏi dung dịch.
Carbon dioxide được lưu trữ trong soda được giải phóng, và bạn có thể thấy sự sủi bọt trên bề mặt chất lỏng. Nếu bạn để một lon soda mở trong một khoảng thời gian, bạn có thể nhận thấy rằng đồ uống trở nên bằng phẳng do mất carbon dioxide.
Yếu tố áp suất khí này được thể hiện trong luật của Henry. Định luật Henry nói rằng, ở một nhiệt độ nhất định, độ hòa tan của chất khí trong chất lỏng tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của chất khí trên chất lỏng.
Một ví dụ về luật của Henry xảy ra trong lặn. Khi một người chìm trong nước sâu, áp lực tăng lên và nhiều khí hòa tan trong máu.
Trong khi leo lên từ một bổ nhào trong vùng nước sâu, thợ lặn cần quay trở lại mặt nước với tốc độ rất chậm để cho phép tất cả các khí hòa tan rời khỏi máu rất chậm.
Nếu một người lên quá nhanh, trường hợp khẩn cấp có thể xảy ra do khí khiến máu chảy quá nhanh (Papapodcasts, 2010).
5- Bản chất của chất tan
Bản chất của chất tan và dung môi và sự hiện diện của các hợp chất hóa học khác trong dung dịch ảnh hưởng đến độ hòa tan.
Ví dụ, bạn có thể hòa tan một lượng đường lớn hơn trong nước, hơn là muối trong nước. Trong trường hợp này người ta nói rằng đường hòa tan hơn.
Ethanol trong nước hòa tan hoàn toàn với nhau. Trong trường hợp cụ thể này, dung môi sẽ là hợp chất có số lượng lớn hơn.
Kích thước của chất tan cũng là một yếu tố quan trọng. Các phân tử chất tan càng lớn, trọng lượng và kích thước phân tử của chúng càng lớn. Khó khăn hơn cho các phân tử dung môi bao quanh các phân tử lớn hơn.
Nếu tất cả các yếu tố đã nói ở trên được loại trừ, có thể thấy một quy tắc chung là các hạt lớn hơn thường ít hòa tan hơn.
Nếu áp suất và nhiệt độ giống như giữa hai chất hòa tan có cùng cực, thì chất có hạt nhỏ hơn thường hòa tan hơn (Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan, SF).
6- Các yếu tố cơ học
Trái ngược với tốc độ hòa tan, phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ, tốc độ kết tinh lại phụ thuộc vào nồng độ chất tan trên bề mặt mạng tinh thể, được ưa chuộng khi dung dịch bất động.
Do đó, việc khuấy trộn dung dịch sẽ tránh được sự tích lũy này, tối đa hóa sự hòa tan. (mẹo bão hòa, 2014).
