13.3: Soluții de solide dizolvate în apă- Cum se prepară Rock Candy
Cum influențează temperatura solubilitatea
Solubilitatea unei substanțe este cantitatea de substanță necesară pentru a forma o soluție saturată într-o anumită cantitate de solvent la o anumită temperatură. Solubilitatea este adesea măsurată ca grame de solut pe \(100 \: \text{g}\) de solvent. Solubilitatea clorurii de sodiu în apă este de \(36,0 \: \text{g}\) pe \(100 \: \text{g}\) de apă la \(20^\text{o} \text{C}\). Temperatura trebuie specificată deoarece solubilitatea variază în funcție de temperatură. În cazul gazelor, trebuie specificată și presiunea. Solubilitatea este specifică pentru un anumit solvent. Vom considera solubilitatea unui material în apă ca solvent.
Solubilitatea majorității substanțelor solide crește odată cu creșterea temperaturii. Cu toate acestea, efectul este dificil de prezis și variază foarte mult de la un solut la altul. Dependența de temperatură a solubilității poate fi vizualizată cu ajutorul unei curbe de solubilitate, un grafic al solubilității în funcție de temperatură (Figura \(\PageIndex{4}\)).
Observați cum dependența de temperatură a \(\ce{NaCl}\) este destul de plată, ceea ce înseamnă că o creștere a temperaturii are un efect relativ mic asupra solubilității \(\ce{NaCl}\). Curba pentru \(\ce{KNO_3}\), pe de altă parte, este foarte abruptă și astfel o creștere a temperaturii crește dramatic solubilitatea \(\ce{KNO_3}\.
Câteva substanțe – \(\ce{HCl}\), \(\ce{NH_3}\ și \(\ce{SO_2}\ – au o solubilitate care scade odată cu creșterea temperaturii. Toate acestea sunt gaze la presiunea standard. Atunci când un solvent în care este dizolvat un gaz este încălzit, energia cinetică atât a solventului cât și a solutului crește. Pe măsură ce energia cinetică a solutului gazos crește, moleculele sale au o tendință mai mare de a scăpa de atracția moleculelor de solvent și de a reveni în faza gazoasă. Prin urmare, solubilitatea unui gaz scade odată cu creșterea temperaturii.
Curbele de solubilitate pot fi utilizate pentru a determina dacă o anumită soluție este saturată sau nesaturată. Să presupunem că \(80 \: \text{g}\) de \(\ce{KNO_3}\) este adăugat la \(100 \: \text{g}\) de apă la \(30^\text{o} \text{C}\). În conformitate cu curba de solubilitate, aproximativ \(48 \: \text{g}\) din \(\ce{KNO_3}\) se va dizolva la \(30^\text{o} \text{C}\). Acest lucru înseamnă că soluția va fi saturată, deoarece \(48 \: \text{g}\) este mai mică decât \(80 \: \text{g}\). De asemenea, putem determina că pe fundul recipientului va rămâne \(80 – 48 = 32 \: \text{g}\) de \(\ce{KNO_3}\) nedizolvat. Să presupunem acum că această soluție saturată este încălzită la \(60^\text{o} \text{C}\). Conform curbei, solubilitatea \(\ce{KNO_3}\) la \(60^\text{o} \text{C}\) este de aproximativ \(107 \: \text{g}\). Acum, soluția este nesaturată, deoarece conține doar \(80 \: \text{g}\) din solutul dizolvat inițial. Să presupunem acum că soluția este răcită complet până la \(0^\text{o} \text{C}\). Solubilitatea la \(0^^\text{o} \text{C}\) este de aproximativ \(14 \: \text{g}\), ceea ce înseamnă că \(80 – 14 = 66 \: \text{g}\) din \(\ce{KNO_3}\) se va recristaliza.
.